硅太阳能电池的应用研究与进展_黄庆举
太阳能电池的研究与进展
太阳能电池的研究与进展随着全球环境问题的日益严重，人们对清洁能源的需求越来越迫切。
作为一种可再生、无污染的能源，太阳能被广泛应用。
太阳能电池是将光能转化为电能的装置，已经成为实现太阳能利用的核心技术。
本文将介绍太阳能电池的研究与进展。
一、太阳能电池的发展历史早在1839年，法国物理学家貝克勒尔发现了光电效应，但直到20世纪，人们才开始系统地研究光电效应。
20世纪50年代初，美国贝尔实验室的研究人员成功地制备出了硅太阳能电池，这标志着太阳能电池的诞生。
此后，太阳能电池不断地发展，并且已经广泛应用于空间探测、路灯、水泵、通信设备等领域。
不过由于能量密度较低，太阳能电池在大规模能源应用方面的应用还面临着挑战。
二、太阳能电池的工作原理太阳能电池的基本原理是光电效应。
当太阳光照射到太阳能电池的半导体PN结上时，电子从价带跨越到导带，形成电子空穴对，从而产生电流。
通过在PN结上掺杂不同的材料，太阳能电池被分为单晶硅、多晶硅、非晶硅、半导体复合材料等不同种类。
其中，单晶硅太阳能电池是目前最常用的类型，具有高转换效率、长寿命等优点。
三、太阳能电池的研究与进展1. 提高转换效率提高转换效率是太阳能电池研究的重要方向之一。
单晶硅太阳能电池的效率已经超过了20%，而非晶硅和半导体复合材料等新型太阳能电池的效率也在不断提高。
此外，人们还在研发新的催化材料和结构，以提高光吸收和电子转移效率，进一步提高太阳能电池的转换效率。
2. 降低成本太阳能电池的成本一直是制约其大规模应用的重要因素。
为了降低成本，人们正在研究可替代材料和生产工艺。
例如，柔性太阳能电池可以采用轻薄的聚合物基底，相比于普通太阳能电池，可以更方便地进行制造和安装。
此外，使用低成本的材料，如铜、锌、锡等，也可以大大降低太阳能电池的成本。
3. 应用拓展除了常规的光伏发电领域，太阳能电池在移动设备、航空航天、汽车、建筑等领域也有广泛的应用。
例如，太阳能充电器成为了户外爱好者的必备装备；太阳能无人机能够留在空中长达几个月，实现长时间的无人遥控；太阳能汽车也正在日益成熟。
硅基太阳能电池技术的研究进展
硅基太阳能电池技术的研究进展硅基太阳能电池技术是目前应用最广泛的光伏发电技术之一，其优势在于可靠性高、成本低、易于大规模生产等特点。
在过去的几年中，硅基太阳能电池技术取得了很大的进展，本文将对其中的一些最新研究进展进行介绍。
一、高效率硅基太阳能电池技术高效率硅基太阳能电池是目前研究的一个热点问题。
早期的硅基太阳能电池在光吸收效率上存在一定的不足，这限制了其光电转换效率。
为了提高这种太阳能电池的光电转换效率，研究者们采用了一些创新的设计方案。
例如，我们可以通过增加硅基太阳能电池的载流子扩散长度来提高其光电转换效率。
这种方法可以通过增加硅片厚度或减小缺陷密度来实现。
由于当前的硅片制造工艺存在非常严重的浪费问题，很多研究者致力于研究利用更低成本、更高效率的硅基材料替代当前的硅片材料。
例如，研究者们可以使用铸造硅材料来制造硅基太阳能电池，这种材料可以大幅度减少制造时的浪费，并能在保证性能的前提下减小硅片的厚度。
二、多晶硅基太阳能电池技术多晶硅基太阳能电池的研究是硅基太阳能电池技术的重要方向之一。
与单晶硅基太阳能电池相比，多晶硅基太阳能电池具有制造成本低、生产效率高等优势，因而得到了广泛应用。
为了进一步提升多晶硅基太阳能电池的效率，研究者们采用了一些创新的方法。
其中最重要的一种就是加入非晶硅薄层，通过这种方法可以增加太阳能电池的光吸收效率，从而提高其光电转换效率。
另外，一些研究者还采用双结构技术来制造多晶硅基太阳能电池。
这种技术采用两层不同晶格常数的硅，从而形成两个不同的pn结。
这种方法可以增加太阳能电池的运输性能，提高其光电转换效率。
三、薄膜硅基太阳能电池技术薄膜硅基太阳能电池是一种新兴的太阳能电池技术，在低成本、高效率等方面具有非常大的优势。
与传统的硅基太阳能电池相比，薄膜硅基太阳能电池的制备成本更低，材料也更加轻便、易于携带。
同时，薄膜硅基太阳能电池的反射率更低，光吸收效率更高。
这使得该技术在户外、室内等多种应用场景中都能得到发展。
太阳能电池技术的研发与应用研究
太阳能电池技术的研发与应用研究近年来，随着全球能源危机加剧以及对环境保护意识的增强，太阳能逐渐成为一种重要的可再生能源。
太阳能电池作为太阳能利用的主要装置，其技术的研发与应用研究日益受到重视。
本文将介绍太阳能电池技术的研发与应用研究的进展和挑战，并分析其在未来的应用前景。
一、太阳能电池技术的研发进展1. 单晶硅太阳能电池技术单晶硅太阳能电池技术是目前应用最广泛的太阳能电池技术之一。
它通过将硅材料晶化制备成单晶体，利用晶体的光电效应将光能转化为电能。
经过多年的研究和改进，单晶硅太阳能电池的效率大幅提升，成本显著降低，已经逐渐成为主流。
2. 多晶硅太阳能电池技术多晶硅太阳能电池技术是另一种常用的太阳能电池技术。
与单晶硅相比，多晶硅太阳能电池的制备工艺更为简单，成本也较低。
虽然多晶硅太阳能电池的转换效率稍低，但是在大规模生产中具有竞争力。
3. 薄膜太阳能电池技术薄膜太阳能电池技术是相对较新的一种太阳能电池技术。
它通过在基础材料上沉积一层非晶态材料或半导体薄膜，实现太阳能的光电转化。
薄膜太阳能电池具有柔性、轻薄、成本低等优点，然而其转换效率仍需进一步提高。
二、太阳能电池技术的应用研究1. 光伏发电太阳能电池作为太阳能光伏发电的核心组件，其应用在光伏发电领域具有广泛的前景。
光伏发电可以实现对太阳能的高效利用，为清洁能源的发展提供了重要的支持。
太阳能电池技术的不断创新与提升，将进一步推动光伏发电的普及和推广。
2. 家用光伏系统随着太阳能电池技术的成熟和成本的逐渐降低，越来越多的家庭开始安装太阳能光伏系统。
家用光伏系统可以将太阳能光能转化为电能供家庭使用，减少对传统电网的依赖，同时也为家庭节约能源支出。
3. 太阳能充电器太阳能充电器是另一个太阳能电池技术的应用领域。
太阳能充电器可以通过太阳能光能为电子设备充电，解决电力无法供应的场合。
在户外、露营等环境中，太阳能充电器的使用方便快捷，受到用户的青睐。
三、太阳能电池技术的挑战与展望1. 提高转换效率目前太阳能电池技术面临的最大挑战是提高转换效率。
硅基材料在太阳能电池中的应用研究
硅基材料在太阳能电池中的应用研究太阳能电池作为一种高效、清洁的能源转换方式，一直以来都受到人们的关注和研究。
随着技术的不断发展和革新，目前市面上出现了各种不同类型的太阳能电池，其中最为重要的一个是硅基太阳能电池。
硅基材料作为太阳能电池中的重要组成部分，具有很多优良的性能，可以大大提高太阳能电池的效率和稳定性。
因此，硅基材料在太阳能电池中的应用研究已经成为当前人们关注的热点话题之一。
硅基材料是目前太阳能电池中最常用的一种材料，主要包括单晶硅、多晶硅和非晶硅。
其中，单晶硅和多晶硅是硅基太阳能电池的主要材料，它们具有很高的太阳光转换效率、良好的稳定性和长寿命等优点。
而非晶硅材料因为其制备工艺较为简单，可以为太阳能电池的生产提供更大的灵活性和便利性。
在硅基太阳能电池的制造过程中，其中一个最重要的步骤就是硅基材料的纯净化处理。
由于硅基材料的制备与纯化过程十分复杂、精细，因此这一步骤对于太阳能电池的生产质量和效益至关重要。
目前，人们已经发明了许多不同的技术和方法来提高硅基材料的制备效率和质量，如Czochralski法、区域熔凝法和气相沉积法等，这些方法在硅基材料的纯净化和制备方面具有很大的优势和应用潜力。
另外，在硅基太阳能电池的应用研究方面，还有一个非常重要的问题，就是如何提高硅基材料在太阳能电池中的光电转换效率和稳定性。
针对这一问题，一些研究人员已经开始探索不同的方法和技术。
其中，一些新型的硅基太阳能电池技术（如薄膜硅太阳能电池、异质结硅太阳能电池、量子点硅太阳能电池等）因为其材料和工艺的不同，具有不同的性能和应用特点。
这些新型技术的出现，为硅基太阳能电池的研究和应用带来了新的机遇和挑战。
薄膜硅太阳能电池：薄膜硅太阳能电池是一种新型的太阳能电池，其主要特点是采用了较薄的硅片来制备太阳能电池，相比于传统的单晶硅电池、多晶硅电池等，它的成本和能耗都更为低廉。
同时，薄膜硅太阳能电池因为其材料和工艺的不同，具有更强的适应性和灵活性，可以应用于更多的环境和地形。
硅基太阳能电池的研究与应用
硅基太阳能电池的研究与应用随着能源需求的不断增长，人类正在寻找各种可替代传统化石燃料的新能源。
太阳能作为一种可再生能源，受到了广泛的关注。
在太阳能领域中，硅基太阳能电池是目前最为成熟和普及的一种太阳能电池类型。
本文将介绍硅基太阳能电池的研究现状、发展历程和应用前景。
一、硅基太阳能电池的研究现状硅基太阳能电池是最早被发明的太阳能电池，自20世纪50年代以来，不断得到研究和改进，并成为目前市场上最常见的太阳能电池类型。
硅基太阳能电池一般分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池。
目前，硅基太阳能电池的研究重点主要涉及以下几个方面：1. 提高转换效率。
硅基太阳能电池的效率受到多种因素的影响，如材料、结构和工艺等。
近年来，研究者们通过探索新型硅基材料、优化器件结构和使用先进的制造工艺等方式，不断提高硅基太阳能电池的转换效率。
目前，硅基太阳能电池的效率已经达到了22%以上。
2. 降低制造成本。
硅基太阳能电池制造过程中，原材料成本、加工成本和制造工艺等都是制造成本的重要组成部分。
为了降低制造成本，研究者们正在开发新型材料和制造工艺，例如新型半导体材料和低成本加工工艺等。
3. 提高稳定性和耐久性。
硅基太阳能电池在使用过程中，会受到氧化、光照、温度和湿度等因素的影响，从而导致电池性能下降或失去功效。
为了提高硅基太阳能电池的稳定性和耐久性，研究者们正在开发更稳定和耐久的材料和结构设计。
二、硅基太阳能电池的发展历程硅基太阳能电池发展历程可追溯至19世纪末期，当时研究者们观察到硅元素对于光电效应的作用。
20世纪50年代，贝尔实验室的研究者们首次制造出硅基太阳能电池，并将其应用于通信设备。
此后，硅基太阳能电池逐渐被推进到各个领域，成为可再生能源的代表。
1960年代末期至1970年代初期，世界各国开始在太阳能电池领域开展研究，并相继推出了一系列的太阳能电池类型，包括单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池等。
其中，单晶硅太阳能电池由于其转换效率高和稳定性好等特点，成为硅基太阳能电池研究的重点。
多晶硅太阳能电池技术的研究与应用
多晶硅太阳能电池技术的研究与应用太阳能能源是一种绿色、清洁、可再生的能源，已经成为了全球范围内解决能源短缺和环境污染问题的重要途径。
在太阳能发电领域，太阳能电池是最基础的电池类型，也是目前最为成熟且使用最广泛的太阳能转换技术。
多晶硅太阳能电池是太阳能电池中应用最广泛的一种，因其可以在低成本情况下拥有高转换效率而备受关注。
多晶硅太阳能电池的原理多晶硅太阳能电池是通过将硅原料制备成多晶硅晶粒，随后对晶粒进行电子掺杂和阻挡层涂布等处理，制成太阳能电池板，然后组合为电池组所产生电能的过程。
太阳能电池板由多个PN结组成，其中硅晶粒形成PN结，控制硅晶中的电荷流动；而阻挡层则防止硅晶中的电荷流失，并且增强硅晶的抗氧化能力。
多晶硅太阳能电池的技术特点多晶硅太阳能电池相比于单晶硅太阳能电池，其生产工艺简单，成本低，转换效率与单晶硅吨位相当。
由于多晶硅硅晶中晶子取向杂乱，晶格缺陷比较多，导致晶子中电子能级分布不均，不能有效的吸收来自太阳的光子能量，因此多晶硅太阳能电池的转换效率稍逊于单晶硅太阳能电池。
但由于多晶硅具备生产成本低、材料资源丰富、制作周期短等多种优点，因此目前在太阳能电池的市场中拥有着较大的市场份额。
多晶硅太阳能电池的应用前景太阳能电池技术正经历着飞速发展，多晶硅太阳能电池在改善硅材料生产成本、提高转换效率、扩大应用范围等方面取得了一定的进展和发展，可以预见未来多晶硅太阳能电池在太阳能电池产业中仍将占据重要的地位，并为地球环境和经济发展做出贡献。
多晶硅太阳能电池在地面光伏电站、大型光伏电站等领域的应用日益增多。
光伏电站通过将多个太阳能电池板连接起来形成电池组，将产生的电能输送到电网中，满足人们日常生活用电需求，降低能源消费成本及环境污染。
此外，太阳能电池板的应用不仅限于能源领域，也可以应用于各种场合。
在某些集成设计项目中，在建筑物的墙壁或屋顶上安装太阳能电池板，为建筑物的照明和供电等提供源源不断的清洁电能，其成为了集成建筑发展的重要产物。
新型高效晶硅电池制造工艺进展与应用前景
２ 新 工 艺 进 展
２ ． １ 新 工 艺 水 平
表 １显 示 了产 业 化 生产 电池 转 换 效 率 的新 进
展 。目前 ， 实 验 室研 发 的单 晶硅 电池 转 换 效 率 已经 超过 ２ ４ ％ ， 然 而 产 业 化 生 产 的 平 均 转 换 效 率 在 １ ９ ％左 右 。虽 然 新 型 高 效 电池 成本 仍 然 较 高 ， 并 且 转换效率水平距离 《 关 于 促进 光 伏 产 业 健 康 发 展 的若 干 意 见》 提 出的 ２ ０ ％有 一 定差 距 ， 但 通 过 解 决 传 统 生 产 工 艺 的不 足 和 积 极 开 发 引进 新 工 艺 技 术
背抛 光的钝化 效果将会更 加有效 ， 也 更 有 利 于 衔 接传 统工艺 与新高效工 艺的过渡 。 选择性发射极 （ ｓ Ｅ ） 技 术通 过 硅 片表 面 经 过 处
专 用 设 备 管理 与维 护
电 子 工 业 专 用 设 备
－
理 的区 域 形 成金 属 电极 后 下 方 形 成 磷 含 量有 效提 升重扩区域、 在 电极之 间形 成 浅 扩 区 域 ， 从而 获 得 较 好 接 触 电阻 并避 免 造 成 过 多 的 晶 格 缺 陷 或对 硅 材 料 的 污 染 ，也 减 小 金 属 杂 质 进 入 结 空 间 电荷 区 的可 能 、 解 决 重 掺 杂 产 生 死 层 的 问题 ｌ ８ ｌ 。在 Ｓ Ｅ工 艺 中， 选 择 性 扩 散 结合 丝 网 印刷 掺 杂 银 浆 、 激 光 掺 杂 技 术 可 能最具前 景 。 二 次 印刷 技术 通 过 有 效 减 小 遮 光 面积 、 增 加 栅 线 高 度 起 到 更 好 收 集 电 荷 的 作 用 提 升 转 换 效 率 ，通 过 两 次 印 刷 不 同成 本 浆 料 印刷 降低 生 产 成 本 的 同 时 减 少 生 产 过 程 中 因 漏 印 、偏 印 问 题 造成 的成本 损 失， 是近 年来较 为成 熟 的技术 ， 应 用 材料 公 司宣 称 Ｅ ｓ ａ ｔ ｔ ｏ技 术 可 得 到 ０ ． ４ ６ ％绝 对 效 率 的增 长 和 高达 １ ４ ％的银 浆 节省 。此 外 ， 二 次 印刷 技 术 也 可 配 合 Ｓ Ｅ 工 艺 提 升 转 换 效 率， 或 者 采 用 金 属 电极 绕 通 （ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｗｒ ａ ｐ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ，
硅太阳能电池的应用研究与进展
上，是最重要且技术最成熟的太阳能电池【３３】。 硅太阳能电池是最有发展前景的，目前晶体硅太 阳能电池因丰富的原材料资源和成熟的生产工
艺而成为太阳能电池研发和产业化的主要方向，
ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ印ｐｌｌｃａｄｏｎｓ［Ｊ】．Ｓｏｌａｒ
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ａｎｄ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ．２００４，８１：１２５—１３３．
［１５］Ｄｅｂ
但大规模应用需要解决两大难题：提高光电转换 效率和降低生产成本。从转换效率和材料来源
考虑，太阳能电池今后的发展重点仍然是硅太阳
Ｓ Ｋ．Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ＰＶ
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ｐｈｏ—ｔｏｖｏｌｔａｉｃ
［４］汪建军，刘金霞．太阳能电池及材料研究和发展现
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料口纠；而多晶硅薄膜太阳能电池，它们具有较高 的转换效率和相对较低的成本，因此，晶体硅、多 晶硅和多晶硅薄膜太阳能电池都将是市场的主
导产品。 参考文献：
［１］郭志球，沈辉，刘文正，等．太阳能电池研究进展 ［Ｊ］．材料导报，２００６，２０（３）：４１—４３． ［１８］
单元面积的１００倍），从而大大地降低了太阳能 电池的成本。薄膜太阳能电池材料主要有多晶
非晶硅薄膜电池低廉的成本弥补了其在光电转 换效率上的不足，未来将在光伏发电上占据越来 越重要的位置。但是由于非晶硅缺陷较多，制备 的太阳能电池效率偏低，且其效率还会随着光照 而衰减，导致非晶硅薄膜太阳能电池的应用受到 限制瞄】。目前非晶硅薄膜电池研究的主要方向 是与微晶硅结合，生成非晶硅／微晶硅异质结太
多孔硅在太阳能电池中的应用研究
多孔硅在太阳能电池中的应用研究摘要在现在利用的各种能源中，只有太阳能同时具有不分地域性、无污染、无需可动部件、永不枯竭的特点，符合当今世界对能源的绿色环保和可持续发展的要求。
近些年来，全球很多国都高瞻远瞩，纷纷促进发展太阳能电池产业，制定光伏屋顶的计划。
太阳能电池应用的最大难题就是造价太高，如何降低其制造成本就成为了推广的关键。
廉价可靠的太阳能电池主要材料多孔硅就成为了人们要求的研究课题。
关键词多孔硅；太阳能电池中图分类号 tm914 文献标识码 a 文章编号 1673-9671-（2013）011-0136-02多孔硅是一种近些年才纳入人们视线的纳米半导体光电材料，其在室温下，光致发光和电致发光特性非常优异，减反效果良好，并且很容易与现在的硅技术进行兼容，因此经常被人们用来制作多晶硅太阳能电池中的减反层。
本文对于多孔硅在太阳能电池中的应用做了一系列的探讨。
1 多孔硅的特点及在太阳能电池中应用的优势多孔硅具有可见光发射和带隙宽化的现象，通过电化学或者化学腐蚀能使其在晶体硅片上展现出其电荧光和光荧光的特性。
其在太阳能电池的应用中具有以下优势：1）多孔硅具有高的绒面表面形貌，可以增强捕获光源增强多晶硅太阳能的吸光性，较之传统的naoh溶液绒面腐蚀，多孔硅能够在单晶、多晶、微晶硅的任意取向表面腐蚀成形。
2）多孔硅可以以对阳光的最佳吸收为基础调整带隙。
3）多孔硅具有良好的光荧光特性，可以经蓝光和紫外光转变成波长更长的光线，使得太阳能电池对其具有更好的量子效率。
4）多孔硅设置在cz法生长的硅片后面，可以有效的吸收杂质原子，这些杂质原子在进行高温氧化时比较容易形成堆积，这种特性可以应用于光伏技术。
5）多孔硅进行电化学腐蚀和化学腐蚀时，操作比较简单，比较适合进行大批量制作。
2 实验2.1 多孔硅层的制备多晶硅片需要通过常规的化学清洗，利用碱液腐蚀掉切割硅片的机械损伤层，制备多孔硅层可以采用化学腐蚀法或者电化学腐蚀法，为了能够大批量的规模化制备多孔硅层，一般采用化学腐蚀法。
太阳能电池技术的研究进展与应用
太阳能电池技术的研究进展与应用随着能源消耗量的不断增加和能源价格的上涨，人们对新能源的依赖也越来越大。
在新能源中，太阳能不仅是一种高效、稳定、清洁的能源，而且通过对太阳能电池技术的研发和优化，其光电转换效率日益提高，应用范围也在不断扩大。
一、太阳能电池技术的类型太阳能电池是一种可将太阳能转化为电能的设备，普遍应用于户外太阳能灯、家用太阳能发电等领域。
目前，太阳能电池技术主要分为普通硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、多晶硅太阳能电池和染料敏化太阳能电池等多种类型。
普通硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池，其构成是由单晶硅片、多晶硅片或非晶硅薄膜制成。
最新的研究结果显示，通过利用微纳米结构技术，可以大幅度提高硅能在低光条件下的电力发电效率。
薄膜太阳能电池是利用石墨烯、钙钛矿等材料层层叠加制成的，具有较高的光电转换效率和较好的柔性，适用于普及应用。
多晶硅太阳能电池是由许多小晶粒组成的，其电力发电效率相较普通硅太阳能电池略有提升，具备快速生产、低成本的优势。
染料敏化太阳能电池是利用染料分子吸收光能激发电子而产生电力的设备，可制成柔性太阳能电池，且制造过程相对较简单，适用于户外太阳能灯等场合使用。
二、太阳能电池技术的研究进展太阳能电池技术在应用中的发展速度非常快。
近年来，透明太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、多结构太阳能电池、全固态太阳能电池等技术被陆续研发出来，并于电子、建筑、IT、医药等领域得到了广泛应用。
透明太阳能电池可以被应用于建筑物窗户，不仅能够充分利用太阳能，还能节约空调能耗，降低室内温度，具有显著的节能效果。
钙钛矿太阳能电池以其较高的光电转换效率和良好的稳定性而备受关注，适用于家庭光伏发电，不仅可以提供绿色能源，还可以降低电费，实现非常广阔的应用前景。
多结构太阳能电池采用多层结构，能够拓展能谷、减弱临界点，极大地提高了电池的电力输出效率，可应用于新能源车辆、无线充电电池等多个领域。
全固态太阳能电池可以大大提高电池的稳定性，避免了含液电池在生产、储存、运输或使用时的安全问题，具有广泛的应用前景，可用于电子、交通、航天等行业。
硅基太阳能电池的研究和应用
硅基太阳能电池的研究和应用太阳能是一种可以重复使用的清洁能源，在全球能源危机的大背景下，能源效率和节能减排已成为人们关注的焦点，因此太阳能电池得到了广泛的关注和研究。
硅基太阳能电池是太阳能电池的一种主流，今天我们就来介绍一下硅基太阳能电池的研究和应用。
一、硅基太阳能电池概述硅基太阳能电池是将硅晶体材料制作成太阳能电池的一种形式。
硅晶体是半导体晶体中应用最广泛的材料之一，因此硅基太阳能电池得到了广泛的应用。
硅基太阳能电池通过将太阳能转换为电能，从而提供可靠的能源供应。
硅基太阳能电池的类型包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池等，但是单晶硅太阳能电池的效率最高，是最主要的硅基太阳能电池类型。
二、硅基太阳能电池的研究现状1.效率提高目前，硅基太阳能电池的效率已经超过了20％，然而，仍有人们不断地致力于提高硅基太阳能电池的效率。
例如，在单晶硅太阳能电池中，研究者们正在研究如何减轻光照均匀性不良的问题，同时改进电缆和电池连接器等外围设备，以提高装配效率和坚固性。
2.成本降低硅基太阳能电池的生产成本仍然较高，但是研究者们正在研究如何降低硅基太阳能电池的生产成本。
例如，他们正在研究如何改进硅基太阳能电池的制造过程，通过减少使用的原材料等方式来降低成本。
3.新技术开发除此之外，研究者们还在探索新技术，例如通过翻转太阳能电池来提高光吸收和电子收集效率，或通过引入新的掺杂元素来更改硅的组成，以提高电池效率等。
这些新技术让硅基太阳能电池更加高效，同时也让其可以被更广泛地应用。
三、硅基太阳能电池的应用硅基太阳能电池的应用范围非常广泛，主要可以分为以下几类：1.家用太阳能电池系统家用太阳能电池系统通常用于家庭供电，可以为家庭提供洗衣、夏天冷气等耗电设备的电力需求。
2.商业太阳能电池系统商业太阳能电池系统用于商业活动的场所，例如商场、超市、购物中心等地。
这些场所通常需要大量能源来维持正常的运营，使用太阳能电池系统可以在没有额外电源成本的情况下供电。
硅太阳能电池研究报告
硅太阳能电池研究报告随着全球对可再生能源的需求不断增加，太阳能电池作为一种绿色、清洁能源备受关注。
而硅太阳能电池作为目前最主流、最成熟的太阳能电池技术，其研究和发展也一直备受关注。
硅太阳能电池是一种半导体光电转换器件，能将太阳能直接转化为电能。
它通常由单晶硅、多晶硅、非晶硅等材料制成，其中单晶硅太阳能电池的转换效率最高，但成本也最高。
多晶硅太阳能电池的转换效率较单晶硅略低，但成本相对较低，是目前主要的商业生产类型。
非晶硅太阳能电池虽然成本较低，但转换效率也较低，因此应用相对较少。
硅太阳能电池的原理是利用硅材料的半导体特性，将光能转化为电能。
太阳光照射到硅太阳能电池上时，硅材料中的电子受到激发，跃迁到导带中形成电流，从而产生电能输出。
同时，硅太阳能电池还具有反向压抑的特性，即在阴影处或光强较弱处，电池的电流输出能力会受到压抑，从而保证了电池的稳定性和安全性。
在硅太阳能电池的研究和发展过程中，提高转换效率是一个重要的课题。
目前，单晶硅太阳能电池的转换效率已经达到了22%以上，而多晶硅太阳能电池的转换效率也已经达到了20%以上。
未来，科学家们正在尝试利用新的材料和技术来提高硅太阳能电池的转换效率，以更好地满足人们对清洁能源的需求。
除了提高转换效率，硅太阳能电池的成本也是一个需要解决的问题。
目前，硅太阳能电池的制造过程中需要大量的能源和原材料，成本较高。
科学家们正在探索新的制造工艺和材料，以减少制造成本，提高硅太阳能电池的市场竞争力。
总的来说，硅太阳能电池作为目前最主流、最成熟的太阳能电池技术，其研究和发展已经取得了一定的成果。
但随着能源需求和环境保护意识的不断提高，硅太阳能电池的研究和发展仍然需要不断地进行探索和创新，以满足人们对清洁能源的需求。
硅基太阳能电池材料的研究与应用
硅基太阳能电池材料的研究与应用随着生活品质不断提高，人们对能源需求的日益增加，迫使人们寻找可再生的能源来源，其中太阳能是备受关注的领域之一。
硅基太阳能电池作为当前最主流的太阳能电池之一，在太阳能行业中具有非常广泛的应用前景。
本文将介绍硅基太阳能电池材料的研究及其应用。
一、硅基太阳能电池的发展历程硅基太阳能电池是一种利用硅材料作为光电转换的基本材料的太阳能电池，是太阳能电池的重要成员。
硅基太阳能电池是目前使用最广泛的太阳能电池之一，主要原因是硅材料的光电转换效率高，稳定性强。
1960年代早期，美国贝尔实验室从理论与实践两方面开展了重要的硅基太阳能电池研究，1961年贝尔实验室发明了硅基太阳能电池，1965年首次将硅基太阳能电池用于航天器上。
此后，硅基太阳能电池一直在不断发展，并在工业、家用、农业等多个领域得到了广泛应用。
二、硅基太阳能电池的结构与工作原理硅基太阳能电池通常由多个PN结组成，PN结即硅板的p区和n区，p区和n区之间的边界称为PN结。
当太阳光照在PN结上时，光子会在硅板中产生电子-空穴对，电子会向n型半导体区移动，空穴会向p型半导体区移动，此时，电子和空穴之间的电场将这些电荷分离并定向流动，产生电流。
硅基太阳能电池的主要组成部分包括玻璃罩、EVA胶膜、表面散热剂、反光膜、衬垫、硅电池、背壳等。
玻璃罩起到保护硅基太阳能电池的作用，EVA胶膜、表面散热剂、反光膜等有助于提高硅基太阳能电池的光吸收率，衬垫、硅电池等组成了硅基太阳能电池的核心部分。
三、硅基太阳能电池材料的研究当前，硅基太阳能电池材料的研究重点主要在于提高其光电转换效率，降低制造成本，提高稳定性和寿命等方面。
下面将分别介绍相关的研究进展。
1、提高光电转换效率近年来，通过增加硅基太阳能电池的辐射吸收范围，提高光电转换效率已经成为研究的重点。
一种方法是，将不同波长的太阳能光谱转换成红外或更高的能量，在光吸收领域取得突破，并设法减少光吸收的能量损失。
硅基太阳能电池技术的发展与应用
硅基太阳能电池技术的发展与应用第一章：引言太阳能发电是当今可再生能源中最为普及和实用的一种，它可以有效地利用太阳能转化为电能进行供电，而太阳能电池是太阳能发电的核心部件。
硅基太阳能电池是目前太阳能电池应用最为广泛的一种，本文将重点从硅基太阳能电池技术的发展与应用两方面进行探讨。
第二章：硅基太阳能电池技术的发展硅基太阳能电池的原理是通过将太阳辐射转化为电能。
早期的硅基太阳能电池技术存在诸多的问题，例如制造成本高，能量转化效率低等等，这些问题一直制约着硅基太阳能电池的发展。
2.1 早期硅基太阳能电池技术1955年，狄克森和柯尔曼发明了第一块硅太阳能电池。
但早期硅基太阳能电池制造成本高昂，大量的硅材料需要进行切割，加工，清洗等多道工序，这导致硅基太阳能电池的制造成本较高，难以推广应用。
2.2 先进硅基太阳能电池技术进一步的发展推动了硅基太阳能电池技术的改良，如多晶硅、单晶硅、薄膜硅及非晶硅等材料的应用，大幅降低了制造成本和能量转化效率，并且有了更加灵活的制造方式，这些先进技术大大推动了硅基太阳能电池的应用。
第三章：硅基太阳能电池技术的应用硅基太阳能电池技术的应用非常广泛，涉及多个领域。
3.1 太阳能电站太阳能电站是典型的硅基太阳能电池应用，通常是使用大量的硅版组成太阳光电板，然后通过电路将电能转化为实际的电力供应。
3.2 航空航天领域硅基太阳能电池可以用于轨道飞行器、卫星和空间站等航空航天发展领域，由于太阳能电池不需要再行星或卫星上携带大量的燃料，所以可以实现长期耐用并且可重复使用，有效地节约成本和资源。
3.3 家庭用太阳能装置硅基太阳能电池也可以直接用于家庭光伏方案，为私人和居民供电。
这些系统通常可以安装于房屋屋顶或社区的公共机构上，并且可以实现自我供电，为住户节约能源成本。
3.4 其他行业应用硅基太阳能电池还可以在照明、通讯、交通以及其他工业应用，如无线通讯、智能森林防火、智能交通、智能照明控制等等。
太阳能电池技术的进展与应用
太阳能电池技术的进展与应用太阳能是人类最古老的能源来源之一，而太阳能电池则是将太阳能直接转化为电能的关键技术之一。
近年来，太阳能电池技术取得了长足进展，并在各个领域得到了广泛应用。
本文将重点探讨太阳能电池技术的发展和应用。
首先，我们来看一下太阳能电池技术的发展历程。
早在19世纪末，科学家们就开始研究光电效应，并取得了一些初步的成果。
然而，真正的太阳能电池的发展要追溯到20世纪50年代。
在那个时候，贝尔实验室的科学家发现，将硅等材料暴露在阳光下，可以产生电压。
这一发现成为现代太阳能电池技术的基础，也开创了太阳能电池的应用领域。
随着科技的发展，太阳能电池技术也不断取得突破。
最早的太阳能电池使用的是单晶硅材料，成本高昂，限制了其大规模应用。
随后，多晶硅太阳能电池的出现，大大降低了成本，并且提高了效率。
此外，薄膜太阳能电池、有机太阳能电池等新型太阳能电池也相继问世，进一步丰富了太阳能电池的种类。
太阳能电池技术的进展不仅在材料上取得了突破，也在电池的效率和稳定性上有了显著提高。
传统的硅太阳能电池的效率大约在15%~20%之间，而新型材料和结构的太阳能电池已经实现了更高的效率。
例如，最新的钙钛矿太阳能电池效率已经突破了25%，而且具有较好的稳定性和适应性。
太阳能电池技术的不断发展，也推动了太阳能的应用拓展。
最常见的太阳能应用是光伏发电，即将太阳能转化为电能。
目前，太阳能发电已经成为一种可靠的清洁能源，被广泛应用于家庭、建筑、工厂甚至车辆等领域。
太阳能还可以用于太阳能热水器、太阳能灯具等常见生活用途，减少了对化石燃料的依赖，降低了能源消耗的环境影响。
此外，太阳能还可以应用于遥感、导航、通信等领域，为卫星和无线设备提供稳定的电力供应。
除了传统的太阳能应用，太阳能电池技术还在新的领域有着广阔的发展前景。
例如，将太阳能电池与储能技术相结合，可以实现太阳能的持续供电。
太阳能电池也可以应用于智能家居系统，为智能设备提供电力支持。
太阳能电池的研究进展与应用前景
太阳能电池的研究进展与应用前景太阳能电池作为不污染环境的可再生能源，自问世以来一直备受关注。
它以光能转化为电能，能够为人类提供清洁、安全、长期的电力供应，并在可持续发展环境的基础上实现能源的保障。
随着科学技术的不断发展，太阳能电池的研究也在以惊人的速度进行着。
本文将对太阳能电池的研究进展和应用前景进行探讨，展现太阳能电池在当今社会中的重要性和发展趋势。
1. 太阳能电池的研究进展随着研究人员对于太阳能电池的关注和研究，太阳能电池的研究已经发展到第四代。
下面将依次介绍第一代到第四代太阳能电池的研究进展。
1.1 第一代太阳能电池第一代太阳能电池主要是硅太阳能电池。
1976年，美国洛克希德公司研制出商用的硅太阳能电池，其效率高于10%。
这大大地推动了太阳能电池的发展和广泛应用。
但是，硅太阳能电池的制作成本高，还存在功率密度低和稳定性弱的缺陷。
1.2 第二代太阳能电池第二代太阳能电池主要是薄膜太阳能电池。
它是一种将硅太阳能电池技术发展而来的新型光伏技术。
薄膜太阳能电池具有体积小、重量轻、柔韧性好等特点。
这使得薄膜太阳能电池可以被广泛应用于人造卫星、无人机等要求体积小、重量轻的设备。
但是，由于它的光吸收率较低，其效率一般在5%-10%之间。
1.3 第三代太阳能电池第三代太阳能电池是多晶太阳能电池和半导体散粒太阳能电池。
多晶太阳能电池使用多晶硅制成，其效率较高，但功率密度较低。
半导体散粒太阳能电池是一种小颗粒的半导体为光电转换器，其效率较高，但还需要进一步研究。
1.4 第四代太阳能电池第四代太阳能电池主要是有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池。
有机太阳能电池是利用有机聚合物进行制作，其成本低，重量轻，透明度高，但效率一般在5%左右。
钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿材料制成，其效率高达20%，而且制作成本不高。
但是，它还存在稳定性和耐久性的问题需要解决。
2. 太阳能电池的应用前景太阳能电池的应用前景广阔，已经被广泛应用于航空航天、能源供应、建筑智能自控等领域。
单晶硅太阳能电池技术研究与优化
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硅光伏技术在太阳能领域中的应用研究
硅光伏技术在太阳能领域中的应用研究近年来，随着环境保护观念的增强和领先科技的发展，太阳能发电越来越被人们所重视。
太阳能发电是一种清洁、无污染、不耗能源的新能源，具有广阔的应用前景。
而硅光伏技术在太阳能领域中的应用研究，更是为太阳能发电领域带来了前所未有的变革。
一、硅光伏技术原理硅光伏技术是指利用硅等半导体材料的光伏效应，将太阳辐射能转化为电能的技术。
其原理基于光生自由载流子与外加电场的相互作用，通过p型和n型半导体材料之间的p-n结转化光能为电能。
在外界电场的作用下，p-n结两侧产生电荷，将光能转化为电能输出。
二、硅光伏技术的应用研究硅光伏技术在太阳能领域中应用极其广泛。
当前，硅光伏技术已经成为世界上最成熟的太阳能电池技术之一。
硅光伏技术的应用主要体现在以下几个方面：1. 太阳能电板太阳能电板是硅光伏技术最重要的应用之一。
太阳能电板是由多个硅太阳能电池组成的，可以将太阳能转化为电能进行储存。
太阳能电板的使用范围非常广泛，可以应用于居家、商业、工业等不同领域中。
2. 太阳能光伏发电太阳能光伏发电是指将阳光直接转换为电能的发电方式。
硅光伏技术在太阳能光伏发电中起着至关重要的作用。
目前，太阳能光伏发电已经成为世界上最主流的新能源发电方式之一。
3. 太阳能灯杆太阳能灯杆采用硅光伏技术，将太阳能转化为电能，为城市提供绿色环保的照明服务。
太阳能灯杆采用无线传输和联网技术，提高了智能化水平，极大的增加了灯杆的使用寿命，节省了城市的能源开支。
三、硅光伏技术的优缺点优点：1. 硅光伏技术利用的是太阳辐射能，是一种绿色、清洁、无污染的能源。
2. 硅光伏技术的设备安装简单，维护方便。
3. 硅光伏技术的使用寿命长，可靠性好。
缺点：1. 硅光伏技术的制作成本较高，需要投入大量的人力和物力。
2. 硅光伏技术受天气的影响比较大，不能够实现全天候发电。
3. 硅光伏技术在电池制造和回收时可能会产生环境污染。
四、未来发展趋势1. 提高硅光伏技术的成本核算能力，进一步降低硅光伏的制作成本，提高硅光伏电池的性价比。
硅光伏关键技术研究与应用
硅光伏关键技术研究与应用硅光伏作为目前最主流的太阳能转化技术，其发展历程非常悠久。
自20世纪初诞生至今，硅光伏技术经历了不断的发展过程，不断迭代升级，其效率和成本逐步得到了优化。
而硅光伏的关键技术研究和应用，则是促进其发展的重要驱动力。
一、异质结技术异质结技术是硅光伏的重要关键技术之一。
通过在硅基材料上引入非硅材料形成异质结，可以提高电池的光电转换效率。
可是，异质结技术在制作过程中，面临着许多问题。
例如不同材料的热膨胀系数不同，容易产生热应力；材料间的缺陷会影响异质结的界面质量；异质结边界可以成为电荷载流子复合的地方等等。
为了解决这些问题，科研人员在不断地投入努力。
例如，会使用柔性基板代替硅晶体，从而大幅降低制作异质结过程中的热应力。
另外，通过室温晶体生长技术，人们可以在无需高温的情况下，制备异质结薄膜。
这些技术的引入，大大降低了硅光伏技术的制造成本，从而推动了硅光伏技术的普及与应用。
二、排阻层技术排阻层技术也是硅光伏的重要关键技术之一。
通过在硅基晶片表面形成一个三氧化二铝膜（Al2O3）的排阻层，可以控制电荷载流子的反向流动，从而提高光电转换效率。
这个技术的引入，极大地增强了硅基光伏电池的性能，提高了其转换效率和稳定性。
除此之外，排阻层技术也不断得到优化。
例如，人们采用更多的工艺手段，调整排阻层厚度，控制界面缺陷密度，以及优化电池表面的反射率和吸收率。
这些掌握的技术，不断增强了硅光伏的性能，使得其在现在大规模使用的光伏市场，具有较强的竞争力。
三、量子点技术量子点技术是近年来硅光伏领域中，为数不多的前沿技术之一。
人们在硅基电池电极表面上，通过“放置”可以控制制造成纳米级别的小球，从而改善电池光电转换效率。
量子点技术的引入，极大地改善了硅光伏电池的性能，提高了光电转换的效率和稳定性。
除此之外，人们还尝试使用穿透量子电子透过砷化铝层，实现硅基太阳能电池对红外光的扩展。
激发向下方向的电子，使得硅电池表面纳米结构能够应对复杂的环境光谱，不断优化硅光伏领域的性能。
硅基太阳能电池的发展及应用
.. 硅基太阳能电池的发展及应用摘要：太阳能电池是缓解环境危机和能源危机一条新的出路，本文介绍了硅基太阳能电池的原理，综述了硅基太阳电池的优点与不足，以及硅基太阳能电池和其他太阳能电池的横向比较，硅基太阳能电池在光伏产业中的地位，并展望了发展趋势及应用前景等。
关键词：硅基太阳能电池转换效率1引言二十一世纪以来，全球经济增长所引发的能源消耗达到了空前的程度。
传统的化石能源是人类赖以生存的保障，可是如今化石能源不仅在满足人类日常生活需要方面捉襟见肘，而且其燃烧所排放的温室气体更是全球变暖的罪魁祸首。
随着如今全球人口突破70亿，能源的需求也在过去30年间增加了一倍。
特别是电力能源从上世纪开始，在总能源需求中的比重增长迅速。
中国政府己宣布了其在哥本哈根协议下得承诺，至2020年全国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40% --45%，非化石能源占一次能源消费的比重提高至少15%左右【6】。
目前太阳能电池主要有以下几种：硅太阳能电池，聚光太阳能电池，无机化合物薄膜太阳能电池，有机化合物薄膜太阳能电池，纳米晶薄膜太阳能电池，叠层薄膜太阳能电池等，其材料主要包括产生光伏效应的半导体材料，薄膜衬底材料，减反射膜材料等【5】。
（图1：太阳能电池的种类）太阳电池的基本工作原理是：在被太阳电池吸收的光子中，那些能量大于半导体禁带宽度的光子，可以使得半导体中原子的价电子受到激发，在p区、空间电荷区和n区都会产生光生电子左穴对，也称光生载流子。
这样形成的光生载流子由于热运动，向各个方向迁移。
光生载流子在空间电荷区中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推进n区，光生空穴被推进p区。
因此，在p-n结两侧产生了正、负电荷的积累，形成与内建电场相反的光生电场。
这个电场除了一部分要抵消内建电场以外，还使p型层带正电，n型层带负电，因此产生了光生电动势，这就是光生伏特效应(简称光伏)。
图1典型的晶体硅太阳电池结构图【6】由于太阳能能源有如此优越的特性，因此，大力发展可再生能源成为了当今世界的热门研究领域，从长远角度来看，在各种可再生能源技术光伏发电自20世纪90年代后半期进入了快速发展时期，最近10年和最近5年的太阳电池的年均增长率都达到了爆发性的水平。
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2009年12月材 料 开 发 与 应 用文章编号:1003-1545(2009)06-0093-04硅太阳能电池的应用研究与进展黄庆举1,2,林继平3,魏长河2,姚若河2(1.茂名学院物理系,广东茂名 525000;2.华南理工大学电子信息学院,广东广州 510640;3.茂名学院理学院,广东茂名 525000)摘 要:介绍了三代太阳能电池的发展历程和最新研究进展,晶体硅太阳能电池在光伏产业中主要朝高效方向发展,认为廉价、高效多晶硅薄膜太阳能电池,是当前太阳能电池研究的热点,也是未来太阳能电池发展的方向。
关键词:太阳能电池;晶体硅;高效电池;光伏产业中图分类号:T K 512 文献标识码:B收稿日期:2008-12-17基金项目:电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室基金资助(5130804108)。
作者简介:黄庆举,1965年生,男,副教授,研究方向:光伏材料与太阳能电池。
E -m a i l :q j h u a n g @s o h u .c o m 太阳能是人类取之不尽,用之不竭的可再生能源,它不产生任何环境污染,是清洁能源。
太阳能电池就是把太阳辐照的光能量转化为电能[1]。
太阳光辐射能转化电能是近些年来发展最快,最具活力的研究,人们研制和开发了不同类型的太阳能电池[2,3]。
太阳能电池其独特优势,超过风能、水能、地热能、核能等资源,有望成为未来电力供应主要支柱。
据估算,假如把地球表面0.1%的太阳能转换成电能,转换效率仅5%,其每年增发的电量也是目前全球耗能的40倍[4]。
硅是一种良好的半导体材料,储量丰富,是地球上储存量第二大的元素,而且性能稳定、无毒,因此成为太阳能电池研究开发、生产和应用中的主体材料[5～7]。
晶体硅包括单晶硅、多晶硅和非晶硅[8,9]。
从1800年发现光伏效应至今,太阳能电池材料的发展历程可以分为3个阶段。
1 第一代太阳能电池1954年美国贝尔实验室研制出了第一块晶体硅太阳能电池,开始了利用太阳能发电的新纪元,不久后用于人造卫星。
第一代太阳能电池包括单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池[10]。
1.1 单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池使用的硅原料主要为:半导体硅碎片,半导体单晶硅的头、尾料,半导体用不合格的单晶硅[11]。
目前单晶硅薄膜电池的最高转换效率达24.7%[12],但由于单晶硅价格过于昂贵,人们一度认为单晶硅太阳能电池会逐渐淡出太阳能电池市场,但是近年来随着太阳能电池朝超薄化发展,工业上已经生产出厚度小于200μm 的电池片,实验室已制备出40μm 厚的电池片[13],使得单个太阳能电池片对原材料的需求大大降低。
1.2 多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池一般采用低等级的半导体多晶硅,或者专门为太阳能电池使用而生产的铸造多晶硅等材料[14]。
与单晶硅太阳能电池相比,多晶硅太阳能电池成本较低,而且转换效率与单晶硅太阳能电池比较接近,它是太阳能电池的主要产品之一[15]。
随着长晶技术和多晶硅太阳能电池制备技术的不断改进,近年来多晶硅太阳能电池的转换效率得到了大幅度提高[16],在光伏组件的成本中,约50%～60%的造价来自于硅原料[17]。
如果采用薄膜太阳能电池,在廉价衬底上沉积硅薄膜作为活性层,40μm 厚的硅薄膜即可吸收80%太阳光[18],与单晶硅电池中至·93·材 料 开 发 与 应 用2009年8月 少200μm 厚的硅片相比,大幅度地削减了硅原料的消耗,相应地也降低了多晶硅薄膜太阳能电池的每峰瓦造价,而电池效率与多晶硅电池相当。
多晶硅薄膜电池的最高转换效率达21.4%[19]。
商业化多晶硅太阳能电池的效率约为13%～16%[20],多晶硅太阳能电池已经占据了光伏市场的大部分份额。
2 第二代太阳能电池2.1 非晶硅薄膜太阳能电池非晶态硅,其原子结构不像晶体硅那样排列得有规则,而是一种不定形晶体结构的半导体。
非晶硅属于直接带系材料,对阳光吸收系数高,只需要1μm 厚的薄膜就可以吸收80%的阳光[21]。
非晶硅薄膜太阳能电池于1976年问世,非晶硅薄膜太阳能电池的成本低,便于大规模生产。
由于硅原料不足和价格上涨,促进了高效使用硅的技术和非晶硅薄膜系太阳能电池的开发。
非晶硅薄膜电池低廉的成本弥补了其在光电转换效率上的不足,未来将在光伏发电上占据越来越重要的位置。
但是由于非晶硅缺陷较多,制备的太阳能电池效率偏低,且其效率还会随着光照而衰减,导致非晶硅薄膜太阳能电池的应用受到限制[22]。
目前非晶硅薄膜电池研究的主要方向是与微晶硅结合,生成非晶硅/微晶硅异质结太阳能电池,这种电池不仅继承了非晶硅电池的优点,而且可以延缓非晶硅电池的效率随光照衰减的速度[23],目前单结非晶硅薄膜电池的最高转换效率为17.4%[24]。
非晶硅薄膜太阳能电池首先实现商品化,也是目前产业规模最大的薄膜电池。
2.2 多晶硅薄膜太阳能电池多晶硅薄膜太阳能电池是近几年来太阳能电池研究的热点。
虽然多晶硅属于间接带隙材料,不是理想的薄膜太阳能电池材料,但是随着陷光技术、钝化技术以及载流子束缚技术的不断发展,人们完全有可能制备出高效廉价的多晶硅薄膜太阳能电池。
目前主要用两种技术路线来制备多晶硅薄膜[25]:一种是采用非硅衬底;另一种是采用低品质的硅衬底。
薄膜技术所需的材料较晶体硅太阳能电池少得多,且易于实现大面积电池的生产,是一种有效降低成本的方法,薄膜电池主要为多晶硅薄膜电池,目前多晶硅薄膜电池的最高转换效率达19.2%[26],薄膜电池被认为是未来大幅度降低成本的根本出路,因此成为太阳能电池研发的重点方向和主流,在技术上得到快速发展,并逐步向商业化生产过渡[27]。
多晶硅薄膜电池既有高效、稳定、资源丰富、无毒的优势,又具有薄膜电池低成本优点,成本远低于单晶硅电池,成为国际上研究开发的热点,国外发展比较迅速,不久将有可能在市场上占据主导地位。
第二代太阳能电池是基于薄膜技术之上的一种太阳能电池。
其核心是一种可粘接的薄膜。
这种薄膜的优势[28]:一是可以大批量、低成本地生产;二是能更好地利用太阳 能。
在薄膜电池中,很薄的光电材料被铺在衬底上,大大地减小了半导体材料的消耗(薄膜厚度仅1μm ),也容易形成批量生产(其单元面积为第一代太阳能电池单元面积的100倍),从而大大地降低了太阳能电池的成本。
薄膜太阳能电池材料主要有多晶硅、非晶硅。
多晶硅薄膜太阳能电池技术较为成熟,膜电池的光电转换效率只有8%～10%[29],为了进一步提高太阳能电池的光电转换效率,各国学者开始研究太阳能电池的效率极限和能量损失机制,并在此基础上提出了第三代太阳能电池的概念。
3 第三代太阳能电池薄膜太阳能电池的研究任务还没有结束,第三代太阳能电池的概念已经提出。
M a r t i n G r e e n [30]认为第三代太阳能电池必须具有如下几个条件:薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒。
目前第三代太阳能电池还在进行概念和简单的试验研究[31]。
已经提出的第三代太阳能电池主要有叠层太阳能电池、多带隙太阳能电池和热载流子太阳能电池等。
第三代太阳能电池太阳能转换成电能的卡诺循环效率可以达到95%,而目·94· 第24卷第6期黄庆举等:硅太阳能电池的应用研究与进展前标准太阳能电池的理论转换效率上限为33%[32],这说明提高太阳能电池的效率还有很大的空间。
虽然太阳能电池材料的研究已到了第三个阶段,但是在工艺技术的成熟程度和制造成本上,在最近几年都不能和常规的硅太阳能电池相提并论。
硅太阳能电池的制造成本在经过几十年的努力终于有了大幅度的降低,但是与常规能源相比,仍然比较昂贵,这又限制了它的进一步大规模应用。
鉴于此点,开发低成本、高效率的太阳能电池材料仍然有很长的路要走。
尽管硅材料有各种问题,但仍然是目前太阳能电池的主要材料约占整个太阳能电池产量的90%以上,是最重要且技术最成熟的太阳能电池[33]。
硅太阳能电池是最有发展前景的,目前晶体硅太阳能电池因丰富的原材料资源和成熟的生产工艺而成为太阳能电池研发和产业化的主要方向,但大规模应用需要解决两大难题:提高光电转换效率和降低生产成本。
从转换效率和材料来源考虑,太阳能电池今后的发展重点仍然是硅太阳能电池[34]。
就光电性质对光伏应用的要求而言,晶体硅并非最佳材料,但由于它的固态工艺及对材料本身的研究非常成熟,因此在今后相当长一段时间内,仍将是光伏市场上的主导材料[35];而多晶硅薄膜太阳能电池,它们具有较高的转换效率和相对较低的成本,因此,晶体硅、多晶硅和多晶硅薄膜太阳能电池都将是市场的主导产品。
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h e nH .C h a r a c t e r i z a t i o no f d i r e c t e p i -t a x i a l s i l i c o n t h i n f i l ms o l a r c e l l s o n a l o w-c o s t s u b -s t r a t e [J ].S o l a r E n e r g yM a t e r S o l a r C e l l s ,2003,80:181～185.[27] E y e r A ,H a a s F ,K i e l i b aT ,e t a l .C r y s t a l l i n e s i l i -c o n t h i n f i l ms o l a r c e l l o nS S Pa n do nc e r a m i cs u b -s t r a t e s [J ].J C r y s t a l G r o w t h ,2001,225:340～344.[28] K i m D ,M c a n d l e s s BE ,H e g e d u s SS ,e t a l .C u x Sb ac kc o n t a c t f o r cd Te s o l a r c e l l s [J ].P r o c e e d i n gof t h et h i r d w o r l d c o n f e r e n c eo n p h o t o v o l t a i ce n e rg y c o n v e r s i o n 2003,360～365.[29] M c d o n a l d SA .S o l u t i o n p r o c e s s e dP b Sq u a n t u m d o ti n f r a r e dp h o t od e t e c t o r sa n dp h o t o v o l t a i c s [J ].N a -t u r eM a t e r ,2005,4:138～141.[30] G r e e nM A .T h i r d g e n e r a t i o n c o n c e p t f o r p h o t o v o l t a -i c [C ].P r o c e e d i n g o f t h et h i r dw o r l dc o n f e r e n c eo n p h o t o v o l t a i c e n e r g y c o n v e r s i o n ,2003,50～55.[31] B r o w nAS ,G r e e n M A ,C o r k i s hRP .L i m i t i n g e f f i -c i e n c y f o r a m u l t i b a n d s o l a r c e l l c o n t a i n i n g t h r e e a n d f o u r b a n d s [J ].P h y s i c a E ,2002,14:121～124.[32] C o n t r e r a s M A .D i o d ec h a r a c t e r i s t i c s i ns t a t e o f t h ea r t Z n O/C d S /C u (I n 1-x C a x )s o l a rc e l l s [J ],P r o -g r e s s i np h o t o -v o l t a i c s .R e s e a c ha n dA p p l i c a t i o n ,2005,13:209～216.[33] Wa n g P ,S h a i k M Z,G r a z e l M A .S t a b l e q u a s i s o l -i ds t a t e d y e s e n s i t i z e ds o l a r c e l l w i t ha na m p h i p h i l i c r u t h e n i u ms e n s i t i z e r a n dp o l y m e r g e l e l e c t r o l y t e [J ].N a t u r e ,2003,6:402～407.[34] P r a c h i PP .An o v e l a p p r o a c ht o c o n c e n t r a t i n gs u n -l i g h t c o u l dc u t s o l a r p a n e l C o s t s [J ].S c i e n c ea n d T e c h n o l o g y C o m m e n t a r y ,2006,4:1～3.[35] C h o p r aKL ,P a u l s o nPD ,D u t t a V .T h i nf i l m s o l a rc e l l sa n o v e r v i e w[J ].P r o gP h o t o v o l tR e sA p p l ,2004,12:69～73.P r o g r e s s i n A p p l i c a t i o n o f S i l i c o nS o l a r C e l lH U A N GQ i n g -j u 1,2,L I NJ i -p i n g 3,W E I C h a n g -h e 2,Y A OR u o -h e2(1.D e p a r t m e n t o f P h y s i c s ,M a o m i n g U n i v e r s i t y ,M a o m i n g 525000,C h i n a ;2.S c h o o l o f E l e c t r o n i c a n d I n f o r m a t i o n E n g i n e e r i n g ,S o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,G u a n g z h o u 510640,C h i n a ;3.S c h o o l o f S c i e n c e ,M a o m i n g U n i v e r s i t y ,M a o m i n g 525000,C h i n a )A b s t r a c t :R e s e a r c h p r o g r e s s i nt h r e e g e n e r a t i o ns i l i o ns o l a r c e l l s i s r e v i e w e d .C o m m e r c i a l p r o d u c t s o f v a r i o u s s i l i o ns o l a r c e l l s a n dd e v e l o p m e n t t e n d e n c y i np h o t o v o l t a i c i n d u s t r y a r e i n t r o d u c e d .T h e t r e n dt o l o wc o s t a n dh i g he f f i c i e n c y f o r t h e s i l i c o n s o l a r c e l l i s p r o p o s e d .K e y w o r d s :S i l i o n s o l a r c e l l s ;C r y s t a l l i n e s i l i c o n ;H i g he f f i c i e n c y c e l l ;P h o t o v o l t a i c i n d u s t r y·96·。