薄膜太阳能电池的发展动态

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太阳能电池第一、二、三代发展进程

太阳能电池第一、二、三代发展进程

太阳能电池第一、二、三代发展进程目前的电池片技术绝大部分(大概96%)是硅晶技术,不管是PERC还是TOPCon,还是HJT都是基于硅晶材料。

他的优势是量产成本低,光电转换效率高,是市场主流技术。

还有部分(4%左右)是薄膜电池,包括碲化镉,铜铟镓硒,钙钛矿等技术。

但他的成本较高,光电效率低,所以量很少。

晶硅/薄膜电池技术路线:光电转化效率:HJT+钙钛矿,是行业趋势。

技术发展史:→ 第1代:铝背场BSF电池 (2017年以前)→ 第2代:PERC电池 (2017年至今)→ 第2.5代:PERC+/TOPCon(隧穿氧化钝化电池)→ 第3代:HJT电池(也叫HIT电池,俗称异质结电池,全称晶体硅异质结太阳能电池)→ 第4代:HBC电池(也称IBC,即叉指式背接触电池,可能潜在方向)→ 第5代:钙钛矿叠层电池 (可能潜在方向)。

材料发展史:第一代太阳能电池——以单晶硅、多晶硅为代表的硅晶太阳能电池。

目前这技术发展成熟且应用最为广泛,目前面对的问题是单晶硅太阳能电池对原料要求太高,以及多晶硅太阳能电池生产工艺过于复杂等问题。

第二代太阳能电池——薄膜太阳能电池,以CdTe、GaAs及CIGS为代表的的太阳能电池。

该技术与晶硅电池相比,优势在于所需材料较少且容易大面积生产,成本方面优势较明显。

第三代太阳能电池——基于高效、绿色环保和先进纳米技术的新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)、钙钛矿太阳能电池(PSCs)和量子点太阳能电池(QDSCs)等。

钙钛矿电池钙钛矿是一类陶瓷氧化物,其分子通式为ABO3 ,呈八面体形状,结构特性优异;此类氧化物最早被发现,是存在于钙钛矿石中的钛酸钙(CaTiO3)化合物,因此而得名。

钙钛矿晶体的制备工艺简单,光电转换效率高,在光伏、LED等领域应用广泛。

钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells),又被称作新概念太阳能电池,是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代太阳能电池。

太阳能电池的发展历史

太阳能电池的发展历史

太阳能电池的发展历史太阳能电池,也被称为光伏电池,是一种能够将太阳能转化为电能的装置。

它的发展历史可以追溯到19世纪初,经过了几个重要的里程碑式的发展阶段。

本文将详细介绍太阳能电池的发展历史。

1. 早期研究(19世纪初至20世纪中叶)太阳能电池的研究始于19世纪初,当时科学家开始尝试将太阳能转化为电能。

1839年,法国物理学家贝克勒尔发现了光电效应,这是太阳能电池研究的基础。

1883年,美国发明家查尔斯·福克斯在实验室中创造了第一块光电池,但效率很低,无法实际应用。

2. 硅太阳能电池的诞生(20世纪中叶)20世纪中叶,硅太阳能电池的诞生标志着太阳能电池的重要突破。

1954年,贝尔实验室的科学家发明了第一块高效的硅太阳能电池。

这种电池利用硅半导体材料,通过光电效应将太阳能转化为电能。

这一发明引起了广泛的关注,并在航天、电力等领域得到了应用。

3. 多晶硅太阳能电池的发展(20世纪后半叶)20世纪后半叶,科学家们继续改进太阳能电池的效率和成本。

传统的硅太阳能电池使用单晶硅材料创造,成本较高。

为了降低成本,研究人员开始使用多晶硅材料创造太阳能电池。

多晶硅太阳能电池的创造工艺更简单,成本更低,同时效率也有所提高。

这种电池逐渐成为主流,并在太阳能发电领域得到广泛应用。

4. 薄膜太阳能电池的兴起(21世纪初)21世纪初,薄膜太阳能电池的兴起引起了行业的关注。

薄膜太阳能电池采用柔性材料创造,具有轻薄灵便的特点,可以应用于各种形状和表面。

这种电池的创造成本更低,生产工艺更简单,但效率相对较低。

然而,随着技术的进步,薄膜太阳能电池的效率逐渐提高,有望成为未来太阳能电池的重要发展方向。

5. 第三代太阳能电池的探索(当前)当前,科学家们正在探索第三代太阳能电池的发展。

第三代太阳能电池主要关注于提高效率、降低成本和改善可持续性。

其中,有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池等技术被广泛研究。

这些新型太阳能电池材料和结构的应用有望进一步提高太阳能电池的效率和可靠性。

我国薄膜太阳电池产业发展概况

我国薄膜太阳电池产业发展概况
我 国 薄膜 太 阳 电池 产 业 发 展 概 况
■ 文/吴 达 成 刘 馨
1 中 国可 再 生 能 源 学会 光 伏 专 委 会秘 书 长 .
2 本 刊 记 者 .
薄 膜 太 阳 电池 凭 借 其 成 本 优
面 已取 得 了 良好 的进 展 , 此 同 时 , 与
上得到 应用 ; 染料 敏化薄 膜太 阳 电池 虽然理 论上 生产 成本 最低 , 其产 业 但 化尚需 时 日。 目前 , 国 薄膜 太 阳电池 的实验 我
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薄膜太阳能电池前景光明

薄膜太阳能电池前景光明
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2023年薄膜太阳电池行业市场发展现状

2023年薄膜太阳电池行业市场发展现状

2023年薄膜太阳电池行业市场发展现状近年来,随着环保意识的普及和能源消耗量的快速增长,全球对可再生能源的需求逐渐增加。

作为其中一种可再生能源,太阳能发电技术备受关注,并在全球范围内得到快速发展。

而薄膜太阳电池,作为太阳能电池的一种重要类型,其市场前景也越来越广阔。

一、市场情况1. 全球市场据市场调研机构Grand View Research统计,全球薄膜太阳电池市场规模将在未来五年内以8.5%的年复合增长率增长,到2025年将达到87.8亿美元。

而且,随着技术不断进步和成本下降,市场需求将会继续增长。

2. 中国市场目前,中国是全球太阳能电池制造业最大的生产国,而作为其中的一部分,薄膜太阳电池市场也在不断扩大。

根据CW Research的数据,2017年中国薄膜太阳电池市场占比已达全球的36.9%。

而且,随着国家政策的不断加强,中国薄膜太阳电池市场的规模将会继续增加。

如2019年新能源汽车补贴退坡政策,针对在微型电动汽车领域具有对新能源电池生产厂家认证、商业化生产能力的企业,将给予一定量的薄膜太阳电池补贴。

二、技术进步1. 高效率相对于传统多晶硅太阳电池,目前市场上的薄膜太阳电池更具有灵活性、轻薄、易于安装等优势。

而且,随着技术的发展,薄膜太阳电池的能量转化效率也在逐渐提高。

如目前市场上的柔性有机太阳能电池,其能量转化效率已经达到了12.6%。

2. 薄膜材料同时,因为薄膜太阳电池所使用的薄膜材料的成本和能耗都比传统多晶硅太阳电池低,所以薄膜太阳电池也更具有竞争力。

目前市场上主流的薄膜材料主要有铜铟镓硫(CIGS)、钙钛矿、有机物料等。

三、市场前景1.行业整合由于供应商的增加和价格竞争,薄膜太阳电池的竞争很激烈。

在这种竞争环境下,行业整合成为了行业发展的一种必然趋势。

如2019年某国际公司收购了某薄膜太阳电池生产商,进一步加强了其在该领域的市场地位。

2. 政策支持目前,全球越来越多的政府开始采取措施,推动可再生能源的发展。

薄膜太阳能电池技术在新能源领域的前景展望

薄膜太阳能电池技术在新能源领域的前景展望

薄膜太阳能电池技术在新能源领域的前景展望近年来,随着对环境保护和可再生能源的重视,薄膜太阳能电池技术在新能源领域的前景变得越来越受关注。

薄膜太阳能电池作为一种新型能源技术,具有高效率、轻薄柔性和可降低生产成本等优势,被认为是未来新能源发展的方向。

薄膜太阳能电池技术主要使用一种特殊的材料来将光能转化为电能。

与传统的硅太阳能电池相比,薄膜太阳能电池不需要厚重的硅材料,而是使用了更为轻薄的材料,如铜铟镓硒(CIGS)、铜铟镓锌硫(CIGS)或钙钛矿等。

这些材料不仅具有良好的光吸收能力,还具有更高的光电转换效率,能够将太阳能转化为电能的效率提高到一个新的水平。

首先,薄膜太阳能电池技术具有高效率的特点。

相较于传统的硅太阳能电池,在相同的太阳辐射下,薄膜太阳能电池能够将更多的光能转化为电能,大大提高了光电转换效率。

例如,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经突破了20%,甚至达到了23%左右。

这使得薄膜太阳能电池在同等条件下能够产生更多的电能,为新能源的发展提供了更强大的支持。

其次,薄膜太阳能电池技术具有轻薄柔性的特点。

传统的硅太阳能电池通常需要较厚的硅基材料来支撑电池结构,从而导致电池呈现出较大的厚度和刚性。

而薄膜太阳能电池可以使用柔性的基材,如聚合物材料或金属箔,使得电池具有很强的柔性和可弯曲性。

这使得薄膜太阳能电池可以应用于更多场景,例如在建筑材料上直接融合或嵌入,以及应用于柔性电子产品等领域。

同时,薄膜太阳能电池的轻薄性还有助于减少制造成本,并简化安装和维护过程。

此外,薄膜太阳能电池技术具有降低生产成本的优势。

传统的硅太阳能电池的制造过程相对复杂,需要较高的温度和真空条件下的制备工艺,导致制造成本较高。

而薄膜太阳能电池的制造过程较为简单,制备工艺也相对容易上手。

此外,薄膜太阳能电池使用的材料成本较低,而且材料利用率也更高,减少了资源的浪费。

因此,薄膜太阳能电池具有较低的制造成本,有助于提高新能源技术的市场竞争力。

太阳能电池技术发展趋势分析

太阳能电池技术发展趋势分析

太阳能电池技术发展趋势分析在全球环保意识逐渐增强,气候变化日益严峻的情况下,太阳能发电技术备受关注,成为可持续发展的重要方向之一。

作为太阳能发电的重要组成部分,太阳能电池技术的发展也备受瞩目。

本篇文章将分析太阳能电池技术的发展趋势,并探讨太阳能电池技术在未来实际应用中的影响。

第一节:太阳能电池技术发展的三个阶段太阳能电池技术从20世纪50年代开始,经历了三个阶段:单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。

单晶硅太阳能电池是第一代太阳能电池技术。

这种太阳能电池以硅为主要材料,具有高效率和长寿命的优点。

然而,其制造成本较高,生产过程中产生的废弃物难以处理,限制了其应用范围。

多晶硅太阳能电池是第二代太阳能电池技术。

相对于单晶硅太阳能电池而言,多晶硅太阳能电池更易制造,成本较低,同时其转换效率也有所提高。

多晶硅太阳能电池技术趋于成熟,成为主流太阳能电池技术。

薄膜太阳能电池是第三代太阳能电池技术。

采用钙钛矿、有机聚合物等材料制成,重量轻、柔韧性强、可制成柔性太阳能电池,具有极高的成本优势,同时性能也有所提高。

薄膜太阳能电池技术的研发仍在进行中,有望成为未来太阳能电池技术的主导技术。

第二节:太阳能电池技术发展趋势1. 提高转换效率将太阳能转化成可用的电能需要经过太阳能电池的转化过程,而太阳能电池的转换效率直接影响着太阳能电池的实际应用效果。

未来太阳能电池技术的发展趋势之一是提高太阳能电池的转换效率。

在更高效率的基础上,太阳能电池的成本也得到了更好的控制。

特别是随着薄膜太阳能电池技术的逐渐成熟,未来太阳能电池的转换效率有望超过30%,远高于目前的市场标准。

2. 降低成本太阳能电池的成本是制约其大规模应用的重要因素。

提高太阳能电池的转换效率是一种降低成本的策略,但成本控制的更有效方式是通过降低太阳能电池的制造成本。

薄膜太阳能电池技术与多晶硅太阳能电池技术相比,生产过程更具可扩展性和成本效益,且材料成本也较低,这使得其成为未来太阳能电池技术的主导技术。

太阳能电池发展历程

太阳能电池发展历程

太阳能电池发展历程太阳能电池是利用光能直接转化为电能的装置,它是一种可再生能源,具有环保、可持续的优点。

太阳能电池的发展经历了以下几个阶段。

第一阶段:固态电池20世纪中叶,科学家开始开展太阳能电池的研究。

最初的太阳能电池采用了固态结构,使用了硒化铜等半导体材料。

然而,固态电池效率低下,成本高昂,限制了其应用范围。

第二阶段:硅太阳能电池20世纪60年代至70年代,硅太阳能电池逐渐成为主流。

这种电池利用硅材料制造PN结,将阳光直接转化为电能。

硅太阳能电池具有相对较高的转换效率,并且稳定性较好。

然而,硅太阳能电池制造成本高昂,且能效低下,限制了其大规模应用。

第三阶段:多晶硅太阳能电池为了提高硅太阳能电池的效率和降低成本,科学家们开始研究多晶硅太阳能电池。

多晶硅电池使用多晶硅材料制造PN结,形成大量晶界和缺陷,降低了制造成本。

此外,多晶硅太阳能电池的转换效率也有所提高。

第四阶段:薄膜太阳能电池为了进一步提高太阳能电池的效率和降低成本,科学家开始研究新型材料制造太阳能电池。

薄膜太阳能电池采用了非晶硅、铜铟镓硒等材料,将太阳光转化为电能。

相比于传统硅太阳能电池,薄膜太阳能电池具有更低的制造成本和更高的转换效率。

第五阶段:高效率太阳能电池近年来,科学家们致力于研究高效率的太阳能电池。

通过使用新型材料、改进电池结构和加密电池布局,高效率太阳能电池的效率得到了大幅提升。

这些新技术包括多结太阳能电池、量子点太阳能电池等,能实现更高的光能转化效率。

总结起来,太阳能电池经历了从固态电池到硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池,再到高效率太阳能电池的发展历程。

随着技术的不断进步,太阳能电池的转换效率逐渐提高,制造成本也在逐渐降低,未来太阳能电池有望成为主流能源之一。

薄膜电池发展史

薄膜电池发展史

薄膜电池发展史如下:
薄膜电池技术起源于光生伏特效应的发现,并在近几十年中经历了快速的发展和技术革新。

薄膜电池是一种利用电子半导体和光学原理,通过薄层材料进行能量转换的技术。

这种电池因其成本效益和适应性强而被广泛应用于第二代和第三代太阳能光伏发电技术中。

具体来看,薄膜电池的发展可以分为以下几个阶段:
1. 早期发展:太阳能电池技术的早期发展可以追溯到19世纪末,当时科学家们发现了光生伏特效应,这是太阳能电池工作的基本原理。

2. 第一代太阳能电池:第一代太阳能电池以单晶硅为主,这标志着商业化太阳能电池的开始。

3. 第二代太阳能电池:随着时间的推移,多晶硅、非晶硅等太阳能电池开始出现,这些都属于第二代太阳能电池。

非晶硅薄膜电池在2000年前后是薄膜电池的主体。

4. 第三代太阳能电池:业界普遍认为太阳能电池的发展已经进入了第三代,这一代电池包括了更多高效、低成本的薄膜电池技术,如碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池。

5. 光电转化率提升与成本下降:近年来,薄膜电池的光电转化率不断提升,推动了成本的持续下降。

碲化镉薄膜电池在实验室的最高转换效率达到了22.1%,而量产大组件的最高转换效率也在不断提高,使得薄膜电池走向规模化生产和商业化应用。

6. 现代应用:薄膜电池技术不仅应用于太阳能发电,还被有效地用于建筑一体化产品,如光伏幕墙、光伏屋顶等,为建筑提供清洁能源的同时,也起到了节能减排的作用。

综上所述,薄膜电池技术的发展是一个不断进步和创新的过程,它不仅推动了太阳能发电技术的进步,也为可持续能源的应用提供了更多可能性。

随着技术的不断成熟和成本的进一步降低,薄膜电池有望在未来的能源领域扮演更加重要的角色。

无机化合物类薄膜太阳能电池研究与发展

无机化合物类薄膜太阳能电池研究与发展

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CIGS薄膜太阳能电池简要介绍和发展现状

CIGS薄膜太阳能电池简要介绍和发展现状

结构特点及优势
01
结构特点
02
CIGS薄膜太阳能电池通常由多层薄膜组成,包括前电极、窗 口层、CIGS吸收层、背电极等。
03
各层之间通过物理或化学方法紧密结合,形成一个连续且稳 定的结构。
结构特点及优势
高效率
CIGS薄膜太阳能电池的转换效率 较高,目前实验室最高效率已达 到23%以上。
稳定性好
CIGS材料具有良好的化学稳定性 和热稳定性,能够在高温和恶劣 环境下保持性能稳定。
生产效率与规模
电镀法和喷涂法具有较快的沉积速率和较大的生产规模潜力,适用于大规模生产。而真 空蒸发法生产效率相对较低,更适合于小批量、高精度生产。
04
CIGS薄膜太阳能电池性能评价
光电转换效率
01
CIGS薄膜太阳能电池的光电转换 效率已达到较高水平,实验室条 件下的最高效率已超过20%。
02
通过优化材料组成、改进制备工 艺和引入新型结构等方法,CIGS 薄膜太阳能电池的光电转换效率 仍有提升空间。
喷涂法制备的薄膜质量相对较低,需要进一步优化工 艺参数和提高材料性能。
不同制备方法比较
设备成本与工艺复杂度
真空蒸发法和电镀法需要较为昂贵的设备和复杂的工艺控制,而喷涂法设备简单、成本 低廉。
薄膜质量与性能
真空蒸发法制备的薄膜质量较高,电镀法和喷涂法制备的薄膜质量相对较低,但可通过 优化工艺参数加以改善。
通过调整蒸发源的加热温度和蒸 发速率,可以精确控制薄膜的成 分和厚度。
03
设备成本高
真空蒸发法需要高真空设备和精 密的控制系统,因此设备成本较 高。
电镀法
电解液中的沉积
01
在含有CIGS离子的电解液中,通过施加电流使离子在基板上还

太阳能电池技术发展现状与前景

太阳能电池技术发展现状与前景

太阳能电池技术发展现状与前景简介:太阳能电池技术是一种转化太阳能光子能量为电能的技术。

随着能源危机和环境保护问题的日益突出,太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到关注。

本文将介绍太阳能电池技术的发展现状与前景。

一、太阳能电池技术的发展历程太阳能电池技术起源于19世纪末,最早由法国物理学家贝克勒尔发现光电效应。

随后,光伏效应得到了物理学家发展利用,最早的太阳能电池是由Russell Ohl于1940年获得的硅太阳能电池。

随着科学技术的发展,太阳能电池逐步实现了高效率转换,取得了显著的发展。

二、太阳能电池技术的现状1.硅太阳能电池目前,硅太阳能电池是最主流的技术,占据了太阳能电池市场的大部分份额。

硅太阳能电池可以分为多晶硅和单晶硅两种类型,其转换效率在15%至24%之间。

硅太阳能电池具有成熟的制造工艺和较长的使用寿命,但也存在成本高、材料资源有限的问题。

2.薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池采用较薄的太阳能材料,如铜铟硒或硫(CuInSe2,CIS)、铜铟镓硒(CIGS)、铜硒(Cu2Se)等,通过堆叠形成太阳能电池。

薄膜太阳能电池具有较低的制造成本和较高的柔性,但其转换效率较低,目前为10%至15%。

3.钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是近年来迅速发展的新一代太阳能电池技术。

钙钛矿太阳能电池采用钙钛矿材料(如CH3NH3PbI3)作为光敏材料,具有较高的光电转换效率和较低的制造成本。

目前,钙钛矿太阳能电池的转换效率已达到25%以上,并且具有较好的稳定性,但其制造工艺相对复杂,仍需继续研究和改进。

三、太阳能电池的前景1.技术改进目前,太阳能电池技术仍有许多改进的空间。

通过改善材料性能、提高光电转换效率、降低制造成本等技术创新,可以进一步推动太阳能电池的发展。

此外,也可以通过优化太阳能电池的结构和组件,提高其在各种环境条件下的性能。

2.能源转型随着能源危机和环境问题的日益严重,太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源技术,将在能源转型中发挥重要的作用。

薄膜发展现状

薄膜发展现状

薄膜发展现状薄膜是一种具有特殊功能的材料,广泛应用于各个领域。

随着科技的不断进步和发展,薄膜技术得到了迅速的发展,并在许多领域取得了突破性的进展。

在电子领域,薄膜技术被广泛应用于平板显示器、太阳能电池板等电子产品的制造中。

通过使用薄膜技术,可以大幅度减小电子产品的体积和重量,提高产品的性能和效率,同时降低材料和能源的消耗。

例如,采用薄膜技术可以制造出更薄、更轻的液晶显示屏,使得电子产品更加便携化。

在能源领域,薄膜技术在太阳能电池领域的应用前景巨大。

薄膜太阳能电池和传统的硅太阳能电池相比,具有成本低、制造工艺简单、灵活性强等优势。

目前,全球许多国家都在积极发展薄膜太阳能电池技术,以降低太阳能发电的成本,提高太阳能的利用效率。

此外,薄膜技术还可以应用于燃料电池、储能设备等领域,为可再生能源的发展做出贡献。

在医疗领域,薄膜技术被用于制造各种医疗设备和材料,如人工晶体、药物缓释包装材料等。

薄膜材料具有良好的生物相容性和可塑性,可以根据需要调节材料的柔韧性和透明度,提高医疗产品的安全性和舒适性。

此外,薄膜技术还可以用于细胞培养、药物筛选等生物医学应用中,为医学研究和临床诊疗提供了重要的工具和手段。

在环境领域,薄膜技术被用于水处理、大气污染控制等方面。

通过使用薄膜材料,可以有效去除水中的污染物和有害物质,提高水的质量和净化效果。

此外,薄膜技术还可以制备高效的气体分离膜,用于油气开采、工业废气处理等领域,降低能源消耗和环境污染。

值得一提的是,薄膜技术在新材料研发领域也具有重要的地位。

随着纳米技术的发展,石墨烯等二维材料的研究取得了突破性的进展。

这些薄膜材料具有独特的电学、热学和力学性质,被广泛应用于电子器件、传感器、储能设备等领域。

预计未来,薄膜技术将会进一步推动材料科学和技术的发展。

综上所述,薄膜技术在科学研究、工业生产和日常生活中起着重要的作用。

通过不断创新和发展,薄膜技术将为我们带来更多的突破和进展,推动社会的可持续发展。

太阳能电池的发展历史

太阳能电池的发展历史

太阳能电池的发展历史引言概述:太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置,它在能源领域发挥着重要的作用。

本文将详细介绍太阳能电池的发展历史,从早期的发现到现代的高效太阳能电池技术。

一、太阳能电池的早期发现1.1 伏打效应的发现- 1839年,法国物理学家贝克勒尔发现了光照射到某些材料上时,会产生电流的现象,这一现象被称为伏打效应。

- 贝克勒尔的实验为太阳能电池的发展奠定了基础,揭示了光能与电能之间的转化关系。

1.2 第一台太阳能电池的问世- 1883年,美国发明家查尔斯·福克斯·霍尔制造了第一台工作的太阳能电池。

- 霍尔的太阳能电池采用了硒作为光敏材料,成功地将太阳能转化为电能。

1.3 半导体材料的应用- 20世纪中叶,半导体材料的应用推动了太阳能电池的发展。

- 1954年,贝尔实验室的科学家们发明了第一台高效率的硅太阳能电池,其转化效率达到了6%。

二、太阳能电池的进一步研究与发展2.1 多晶硅太阳能电池的出现- 20世纪70年代,多晶硅太阳能电池开始商业化生产。

- 多晶硅太阳能电池相比于单晶硅太阳能电池,成本更低,生产更容易。

2.2 薄膜太阳能电池的发展- 20世纪80年代,薄膜太阳能电池技术得到了进一步的研究和发展。

- 薄膜太阳能电池采用了非晶硅、铜铟镓硒等材料,具有柔性、轻薄等优点。

2.3 高效率太阳能电池的突破- 近年来,科学家们通过引入新材料和改进工艺,不断提高太阳能电池的转化效率。

- 高效率太阳能电池的研究成果已经达到了20%以上的转化效率。

三、太阳能电池的应用领域扩大3.1 太阳能发电- 太阳能电池广泛应用于太阳能发电系统中,将太阳能转化为电能供电。

- 太阳能发电系统已经在家庭、商业和工业领域得到广泛应用。

3.2 太阳能充电器- 太阳能充电器利用太阳能电池将太阳能转化为电能,为移动设备充电。

- 太阳能充电器在户外活动和紧急情况下具有重要的应用价值。

3.3 太阳能汽车- 太阳能电池被应用于汽车领域,用于驱动车辆的电动系统。

薄膜太阳电池的发展现状及趋势

薄膜太阳电池的发展现状及趋势

薄膜太阳电池的发展现状及趋势【摘要】作为一种新生代的能源,是缓解能源危机的新型光伏器件,薄膜太阳能电池正得到不断的研究与发展,并取得了很大的进展。

本文综述了硅基薄膜太阳电池中非晶硅薄膜太阳电池、多晶硅薄膜太阳电池;多元化合物薄膜太阳电池里薄膜太阳能电池、薄膜太阳电池;纳米晶薄膜太阳电池中纳米晶薄膜太阳电池、基薄膜太阳电池及有机薄膜太阳电池的发展现状及趋势。

【关键词】薄膜太阳电池;硅基薄膜;多元化合物薄膜;纳米晶薄膜;有机薄膜随着煤、石油、天然气等能源日益枯竭和环境污染日益加剧,人们迫切需要寻找清洁可再生新能源。

作为地球无限可再生的无污染能源。

太阳能的应用日益引起人们的关注,将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制得到了迅速发展。

目前以商品化的晶体硅太阳能电池的光电转化效率最高,但受材料纯度和制备工艺限制,成本高,很难再提高转化效率或降低成本。

薄膜太阳能电池只需几um的厚度就能实现光电转换,是降低成本和提高光子循环的理想材料[1]。

本文综述了各种薄膜太阳能电池的研究现状及生产现状,对薄膜太阳能电池的发展趋势进行了展望。

一、薄膜太阳能光伏产业发展现状在目前多晶硅原材料成本居高不下的情况下,各厂商纷纷转而寻求技术创新,而近期薄膜技术领域的突破使其成为太阳能电池产业新的热点。

以目前的技术水平来说,在非晶硅薄膜太阳能电池应用方面,还存在一些问题:(1)效率低单晶硅太阳能电池,单体效率为14%-17%(amo),而柔性基体非晶硅太阳电池组件(约1000平方厘米)的效率为10-12%,还存在一定差距。

(2)稳定性差其不稳定性集中体现在其能量转换效率随辐照时间的延长而变化,直到数百或数千小时后才稳定。

这个问题一定程度上影响了这种低成本太阳能电池的应用。

(3)相同的输出电量所需太阳能电池面积增加与晶体硅电池相比,每瓦的电池面积会增加约一倍,在安装空间和光照面积有限的情况下限制了它的应用。

薄膜技术的进步给厂商带来了新的发展思路,也正是看到2007年first solar在薄膜太阳能电池领域的出色表现,各厂商纷纷投产进军薄膜领域。

CIGS薄膜太阳能电池研究现状及发展前景

CIGS薄膜太阳能电池研究现状及发展前景

万方数据万方数据万方数据产线正在建设中,他们的技术路线是Cu、In、Ga、Se共蒸发,并进行2次硒化,平均转换效率8.5%。

WurthSolar公司在德国的一所学校的屋顶上设置了一个50kW的CIGS组件发电系统,是现在世界上最大的CIGS发电系统。

从已经开始生产的生产线工艺路线上看。

以Cu、ln、Ga溅射成膜然后硒化的技术路线是主流技术。

日本的昭和壳牌石油、美国的SheIISoIar公司、GSE公司都采用此种工艺路线,特点是组件效率较高,生产工艺稳定。

德国的WurthSoIar公司采用Cu、In、Ga、Se共蒸发,并进行2次硒化工艺,效率较低,工艺不稳定。

日本松下电器也采用共蒸发工艺,虽然组件的最高效率较高,能达到15%~16%,但是工艺非常不稳定,经过10年的开发,到现在也不能实现中试水平的生产。

由此可见以Cu、ln、Ga溅射成膜加硒化为主的工艺路线将成为CGS组件生产的主流。

从以上的情况可以看出,无论研发的时间和历史、研究力量、研究公司的数量还是从国外所达到的光电转化效率以及成品率的数据,国外的研究水平都是国内所无法企及的。

与国际上研究开发的力度和规模相比较,国内对ClGS薄膜太阳能电池的研究几乎微不足道,以自然科学基金和国家863计划为主的基础研究资金投入不足3O0万人民币。

相关基础研究水46J新衄斟产业20惦.4平较低,国内目前达到的实验室最高光电转化率仅约为10%。

以产业化为目的的研究项目有南开大学光电子所的“2001年能源技术领域后续能源技术主题太阳能薄膜电池”863项目CIGS课题,科技部资金支持强度约2000万人民币,目标是建成0.3MW中试线。

大约在2001年以前国内从事CGS薄膜太阳能电池研究的单位极少,稍有影响的是天津南开大学光电子所和作者所在的清华大学机械工程系功能薄膜研究室。

之后如北京大学重离子实验室、清华大学材料科学与工程系、中国科技大学等也开始开展CS系太阳能电池的研究。

太阳能电池的发展历史

太阳能电池的发展历史

太阳能电池的发展历史太阳能电池是一种能够将太阳能转化为电能的装置,被广泛应用于各种领域,包括太阳能发电、太阳能热水器等。

下面将详细介绍太阳能电池的发展历史。

1. 19世纪初:光电效应的发现太阳能电池的发展始于19世纪初,当时科学家发现了光电效应,即光照射到某些金属表面时,会产生电流。

这一发现为太阳能电池的原理奠定了基础。

2. 20世纪初:第一代太阳能电池的诞生在20世纪初,美国科学家查尔斯·菲里斯成功创造出第一台太阳能电池。

这种太阳能电池采用了半导体材料硒化铜作为光敏材料,效率较低,并且成本较高,限制了其商业化应用。

3. 20世纪50年代:硅太阳能电池的问世20世纪50年代,贝尔实验室的科学家们发现,硅材料对太阳光有较好的吸收和转化效果,于是研制出了第一代硅太阳能电池。

这种太阳能电池的效率较高,成本较低,开始逐渐应用于航天领域。

4. 20世纪70年代:第一次石油危机的推动20世纪70年代,第一次石油危机爆发,能源危机成为全球关注的焦点。

太阳能电池因其可再生、清洁的特点备受关注,各国政府开始大力投资太阳能电池的研发和应用。

5. 20世纪90年代:多晶硅太阳能电池的突破20世纪90年代,科学家们通过改进硅材料的制备工艺,成功研制出了多晶硅太阳能电池。

与传统的单晶硅太阳能电池相比,多晶硅太阳能电池的创造成本更低,效率也有所提高。

6. 21世纪初:薄膜太阳能电池的崛起21世纪初,薄膜太阳能电池成为太阳能电池领域的新兴技术。

薄膜太阳能电池采用了非晶硅、铜铟镓硒等材料,具有创造成本低、柔性化等优势,被广泛应用于建造一体化、便携式充电器等领域。

7. 当前:高效太阳能电池的研究与应用目前,科学家们正在不断研究和开辟高效太阳能电池技术。

其中,单晶硅太阳能电池、多结太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等技术逐渐成熟并应用于实际生产中。

这些高效太阳能电池的问世,进一步推动了太阳能产业的发展。

总结:太阳能电池的发展历史经历了多个阶段,从最初的光电效应的发现到硅太阳能电池的问世,再到薄膜太阳能电池的崛起,每一次技术突破都推动了太阳能电池的应用领域扩大和效率提升。

薄膜太阳能电池的制备及应用研究

薄膜太阳能电池的制备及应用研究

薄膜太阳能电池的制备及应用研究在日益紧张的能源短缺背景下,太阳能电池作为一种清洁绿色的新型能源,备受关注。

与传统的硅晶太阳能电池相比,薄膜太阳能电池具有更高的光电转换效率和更大的灵活性,逐渐成为研究的热点之一。

本文将介绍薄膜太阳能电池制备及其应用研究的进展和趋势。

一、薄膜太阳能电池制备技术薄膜太阳能电池主要由多层薄膜堆积结构组成,其中光吸收层、电荷分离层和电子传输层等是实现高效能量转换的关键部分。

目前,主要的薄膜太阳能电池有非晶硅、染料敏化型(DSSC)、有机太阳能电池(OSC)和钙钛矿太阳能电池(PSC)等。

(一)非晶硅太阳能电池非晶硅太阳能电池是最早被研究和应用的一种薄膜太阳能电池。

其基本结构是由玻璃基板、导电层、p-i-n结构薄膜和金属电极组成。

非晶硅薄膜由于具有高的光吸收系数和高的载流子迁移率,因此具有较高的光电转换效率。

但是其低稳定性和性能退化等问题限制了其应用。

(二)染料敏化型太阳能电池染料敏化型太阳能电池常用的是钛酸盐作为阳极材料,以染料分子为光吸收层进行光电转换。

其基本结构是由导电玻璃、导电链、暴露于染料敏化电解液中的TiO2纳米晶、染料分子和反电极组成。

染料敏化型太阳能电池具有较高的光电转换效率和较低的成本,但是其稳定性仍存在问题,需要进一步改进和优化。

(三)有机太阳能电池有机太阳能电池以有机分子或聚合物为光吸收层,光生载流子的传输过程中利用电子与空穴的相互作用进行光电转换。

其优点是重量轻、柔性好、性能可调,但是其效率仍需要提高和稳定性也需要解决。

(四)钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是近年发展起来的一类新型太阳能电池。

其光吸收层为有机-无机钙钛矿晶体,具有高的光吸收系数和光电转换效率,已经成为应用研究的热点。

此外,钙钛矿太阳能电池具有可调性强、制备工艺简单等优点。

二、薄膜太阳能电池应用研究随着薄膜太阳能电池制备技术的不断发展,其应用领域也逐渐扩大。

目前,薄膜太阳能电池主要应用于移动电源、灵活显示屏、无线传感器等领域,未来还将有更广泛的应用前景。

「太阳能电池的种类特点及发展趋势」

「太阳能电池的种类特点及发展趋势」

「太阳能电池的种类特点及发展趋势」
1.经典硅太阳能电池:经典硅太阳能电池是最早应用的太阳能电池之
一、它由硅晶体材料制成,其主要特点包括高效率、长寿命和稳定性强等。

经典硅太阳能电池的发展趋势是提高光电转换效率,降低成本,增加生产
量和改善环境适应能力。

2.薄膜太阳能电池:薄膜太阳能电池使用非晶硅、铜铟镓硒等材料制成,具有轻薄、柔韧性好的特点。

薄膜太阳能电池相比于经典硅太阳能电
池的优点是成本较低,制作工艺更简单,可以应用于曲面或柔性物体上。

薄膜太阳能电池的发展趋势是提高效率和稳定性,降低材料成本,增加可
扩展性和解决电池寿命问题。

3.高效率太阳能电池:为了提高太阳能电池的光电转换效率,科学家
们一直在致力于开发新型材料和新的太阳能电池结构。

高效率太阳能电池
主要有多结太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池等。

这些太
阳能电池具有极高的光电转换效率,有望成为未来太阳能电池的主导技术。

4.多晶硅太阳能电池:多晶硅太阳能电池是利用多晶硅晶粒制成的太
阳能电池。

它的特点是成本低廉,适用于大规模生产,但效率相对较低。

目前,多晶硅太阳能电池已经取得了很大的进步,其效率也有明显提高,
发展趋势是进一步提高效率。

5.染料敏化太阳能电池:染料敏化太阳能电池是一种利用染料分子吸
收光能并传导电荷的太阳能电池。

它具有简单制备、低成本和高透明性等
优点,在透明玻璃、建筑物外墙等领域具有广阔的应用前景。

染料敏化太
阳能电池的发展趋势是增加光电转换效率和稳定性,提高染料的光吸收范围,降低成本和提高可扩展性。

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维普资讯 http://www.cqvip.com 节睡  近 年来世界 上太 阳能 电池总产量 以每年超过 3 % 0 1非晶硅 (- i a s) 薄膜 电池  的速 度 增 长 ,2005年 世界 光 伏 系统 总 装机 容 量 达 2 0 MW ,年 发电量 约为 3 亿 k 20 0 Wh。

目前 ,太 阳能电 非晶硅薄膜 太 阳能 电池的成 本低 ,便 于大规 模生  产 ,因此普 遍受 到重视并 得到迅 速发 展。

早 在上 个世 纪 7 年代 , 0 国外就 开始 了对非 晶硅电池的研制 工作 , 近 些 年它 的研制 工作得到 了迅速 发展 , 目前 世界上 已有  池 产业仍然 以 晶体 硅太 阳能 电池 为主 ,大约 占全部光 伏 电池 的 9 %,其中 多晶硅 电池 占 2 3 全 球光伏行业 0 /。

 迅猛增 长 引起 全球 太 阳能 级 多 晶硅需 求 的快速 扩张 , 然而 ,目前全球的太 阳能级 多 晶硅产量仅 为 2 t 万 ,远 。

 低于市场 的需求 。

预计 ,到 2 0 年以前 ,太 阳能级 多 08 晶硅 仍将处 于供不 应求的状 态 。

为 了适 应太 阳能 电池  。

许 多家 公司在生产该种 电池产 品 。

一 条年产 5 MW 柔 性衬 底非 晶硅薄 膜太 阳能 电池的 示范生 产线 已经在我  国天津 建成 投产 。

 这条生产线 是国内生产规模 最大 、 也 是唯 一可 制造双 结非 晶硅 太 阳电池的生 产线 。

它的 建  高效率 、低成本 、 规模化 发展的宗 旨, 最有效 的办法就  成 投产 ,使我 国非晶硅薄 膜太 阳电池 初步 实现产业 化  生产。

是 不采用 由硅原料 、硅锭 、 硅片到 电池 的工艺路 线 , 而 直 接 由原 材料到 电池的 工艺 ,即发展薄 膜太 阳能 电池 技 术 。

 目前 比较 成功 的薄 膜太 阳能 电池 技术 主要有非 晶硅薄 膜电池 、 多晶硅薄 膜 电池 、铜 铟硒 电池和碲 化  镉 电池 。

非 晶硅 的光学带隙 为 1 7V, 材料本身对太 阳辐 .e 其 射光谱 的长波 区域不敏 感 ,因而限 制 了非 晶硅太 阳能 电池 的转 换效 率 。

此 外 ,其 光 电效 率会随 着光 照时 间 的延长而衰减 ,即所谓的光致 衰退 s w 效 应 ,使得 电 — 薄膜  电 池 的发展动态  刘玉萍 ,陈 枫 ,郭爱波 ,李 斌 ,但 敏 ,刘 明海 ,胡希伟  ( 中科技 大学 电气与 电子工程学院 ,湖北 武汉 4 0 7 ) 华 5 0 4  摘要 :对 目前嘲内外研究得最热的 儿种薄膜 电池 :非 晶硅( s ) 多品砖 a i, (oY S ) p l i,铜锢 俩( un e I ) C I S :C S ,碲化镉( dr ) C e薄膜 电池的技 术发欣 溉况及商 、化生 产情 况作 r介 ,鼹 j薄膜太 能 电池的发 腱f 景。

 【 k 1 i 『 关键 词 :薄膜太 阳能电池 ;非品硅 ;多品硅 ;铜铟硒 ;碲化镉  池 性能 不稳定 。

人们 采用 了制备 叠层太 阳能 电池 来解 决 这一问题 。

叠 层太 阳能电池就是 在制备的 p 、n 、i 层 单 结太 阳能 电池 上再沉积 一个或 多个 p i n子 电池制 —— 得的 ,各子电池 串联 在一起 。

叠层太 阳z- 日 电池把 不同禁  ̄ p b , 带宽度的材科组 合在一起 , 高了光谱的响应范围 ;其 提 顶电池的 i 层较薄 ,光 照产生的 电场 强度变化不大 ,保 证i 层中的光生载流子抽 出 ;底电池 产生 的载流子约为  单 电池的一半 ,光致衰退效应减小 ,从而提高 了电池的 转换效率 、解决 了单结 电池 的不稳定性 。

非 晶硅薄膜 的制备方法 有很 多 ,如等 离子体增 强 C VD法 甚 高频等 离子体增 强 C VD法 ,微波 电子回 旋共 振 C VD法 ,热丝 C VD法等。

反应原料气体为 H, 2 0 . .1? 0 6No 1 月刊  维普资讯 http://www.cqvip.com 研 究搽 门  稀释的 Sl ,衬底主要 为坡璃和 锈钢 片 ,制成 的 怍 i 晶硅薄 膜经过 不 同的电池 工艺 过程 一分 别制得单结 电 池和 叠层 电池 。

 日本中央研 究院 制得的非 晶硅 电池的 转换效 率 已达 l . %。

国 内南 丌大学薛俊 明等采 用射 32 频等离子体增 强化学 气相沉 积技术制备非 品硅顶 电池 , 采 用甚 高频等 离 了体 增强化学 气相沉 积技 术制备 微 品 能 量的太 l光 _ , 有更高 的转换效率极 限, 5 『具 H . 而且 p l oy — s 薄膜 没有 光致 衰退 效应 。

理 沦计算 表明 , a— i i S  /p l oy— S 鲁 层 电池 的效 率 H达 2 %。

p l S 薄 i J 8 ‘ oy i 膜 的 制 备 进 一步 提 高 了硅 基 薄 膜 人 阳 能 电 池 性 能 。

Ka e a 司设讣的 S AR结构 的多晶硅薄膜 电池 , nk 公 T 效 率 已达 1 .%,厚度 < 5 tm , 无光致衰降现象 ;另 07 且 a 一 硅底 电池 ,研制 出了面积 为 1 0m .c ,效率达 9 8 %的 .3 种 SO结构 的多晶硅薄膜 电池 10m I 0c ,获得 了高达 l .2 的效率 。

H. rk wa等制备 出了效率高达 42% Moia 1 %的 多晶硅薄 膜 电池。

 日本三 菱公司用 该法 制备 电 6 薄膜 非 晶硅 /微 晶硅 叠层太 阳电池 。

非 品硅太 阳能 电池 由于具有较 高的转换 效率 和较  低的成 本及重 量轻等特 点 ,有着极 大的潜 力 。

但 同时  由于它的稳定性 / 高 , f i 直接影响 了它的实际应用。

如果 能进一步解决稳 定性 及提高转换 率问题 ,那么 , 晶硅 非 大阳能 电池无疑是太 阳能电池的主要发展产 品之一 。

池 ,效率 达 1 . 2 6 4 %。

德 国费莱堡太 阳能研 究所采用 区 域再 结 晶技 术在 S 衬底 卜 得的 多晶硅 电池转换效 率 i 制 为 l %。

 9 理论 和实践 均表 明 ,多晶硅薄膜 太阳能 电池 很有  町能成 为 2 世纪 最有前途 的一种薄 膜 太阳能 电池 。

l 2 多晶硅(oy—S ) 电池 pl i 薄膜 多晶硅(oy S ) 膜是 由许 多大小不等 ,具有 p l i 薄 不 『 晶面取 向的小 晶粒构 成的 。

其晶粒 尺寸一般 约在 百 l 几十至 几百 i 级 ,人颗粒 尺寸 町达 t m 级 。

多晶硅 i _ m a 薄膜 在长波 段具有高 光敏性 ,能 有效吸 收 叮见 ,具 有与晶体硅一 样的光 照稳 定性 ,因此被公认 为是 高效 、 3 铜铟硒( s 系薄膜 电池 cl) C S薄膜 是一种 I一 Ⅲ 一Ⅵ族化 合物半 导体 ,具 I 有 黄铜矿 、闪锌矿 两个 同素异形 的 晶体 结构 ,掺 入镓  Ga即形成 为 化合物 C GS I 。

铜铟 薄膜 太m能 电  池 属 丁技 术集 成 度很高 的化 合物 半导 体光伏 器件 , 由 低耗 的理想 光伏材料 。

 多晶硅薄膜 电池 只有 晶体 硅 电 池厚度 的 3 %左右 。

要得到 同样 的转 换效率 ,埘薄 膜材 料的 质量 , 数载流 子的扩 散长 度 , 少 要求 仅是对硅 片要  求的 1 3 。

在制造 工 艺上,多品硅薄膜 电池集 电池和 /0 在玻璃 或廉价 的衬 底 L 积 多甚薄膜 『 沉 斫构成 。

薄膜 总  厚度约 2 ~3t m,具 有高 转换效率 、低成本 、无衰退 a 等 综合性 能 。

德国 、美国和 日本已经完成 r铜钢硒 薄膜太 阳能 电池 中试 开发 ,开 始进 入大规模 产业 化技术攻 关 。

 日 组件十 一体 ,从而 人大 降低 了生 产成本 。

为 了获得大 尺寸 品粒 的薄膜 , 目前制备 多晶硅薄 膜 电池 多采用 等离子 增强化学 气相沉 积和 低压化 学气 相沉积 _ 。

此外 ,液相 外延法和 溅射沉 积法也 可用 T艺 本H和石 油公 司创下 了这种 C S系薄膜太 阳能 电池转 f j I 换效 率的最高 世界记录 。

面积为 8 4 m 6 c 的转换效率 为  l .%,面积 为 3 6 c 的转 换效率 为 l .%。

泼公刮 43 5 0m 34 中央 研 究 室 完 成 r使 用该 太 阳能 电 池 的 日本 第 一 个  l k 太 阳能发 电系统 , 0W 使该太 阳能 电池的 实用化 向前 迈进 了 一大步 。

在 国内 ,此 项 日已经列 入 _国家能源 战略性 r 寄科 技 发展项 目, “ 五”期 间的 8 3 十 6 可再生 能源众 多项  来 制 备 多 品 硅 薄 膜 电 池 。

 化 学 气 相 沉 积 主 要 是 以  S l2 1、SHC 3 i 1或 S l 为反应气体 ,在一定 i C2 i 1 、S C 4 i 的保 护气氛下反应生成硅原 子并沉 积在加热的衬底上 , 衬底材料一般选 用 S 、SO 、S 等。

但是在 非硅衬 i i2 i N4 底上很 难 形成较 大 的 晶粒 , 且容 易在 晶粒 问形成 空 并 隙。

为 了解决这 -r 题 ,研究 发现先 用 L C q ] P VD法在 衬 底上沉 积 一 层较薄 的非 晶硅 层 ,再 将这 层非 晶硅层 退 火 ,可以得 到较大 的 晶粒 ,然后 再在这 层籽 晶上沉  目中投资 强度 排在首 位 。

南开大 学研制 开发 的 电池 光  电转 换效率 已经达 到 1 %,已接近世界 先进水 。

目前 4 该 项 目的实验 室技 术基本 成熟 ,开始进 人 中试 技术 开  发阶段 ,预 计 2 0 0 6年底完 成 中试 ,2 0 年开 始进行 07 积厚的 多 晶硅薄 膜 。

利用这样 的 多晶硅薄 膜制得 的太  阳能 电池 转换效率 明显提 高。

H oy— S 薄膜 代替 a — L e作底 电池 ,其带 i l p i SG 隙 可做到 1 1e , a- i SG .2 v 与 S /a i e/a—SG 薄 ie 膜 电池相 比, a— i oy S 薄膜 电池能吸收 更小 S /p l i 2 0. 0 6 No ?玛 = } U 5 MW 生产 线的技术开 发。

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