薄膜太阳能电池光电转换材料研究进展

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《2024年CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量研究》范文

《2024年CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量研究》范文

《CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量研究》篇一摘要:本文主要针对CZTSSe(铜锌锡硫硒)薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量进行研究。

首先,对CZTSSe材料及其在太阳能电池中的应用进行简要介绍。

接着,通过实验方法,对CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能进行详细分析,包括其电流-电压特性、光电转换效率等。

最后,对CZTSSe薄膜的晶体质量进行深入探讨,包括晶粒尺寸、晶体取向和缺陷等,以期为CZTSSe薄膜太阳能电池的进一步发展提供理论依据。

一、引言随着能源危机的日益严重,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,受到了广泛关注。

CZTSSe薄膜太阳能电池作为一种新型的太阳能电池,具有较高的光电转换效率和较低的成本,成为当前研究的热点。

本文旨在研究CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量,为提高其性能提供理论支持。

二、CZTSSe材料及其在太阳能电池中的应用CZTSSe是一种具有较高吸收系数的材料,适合用于薄膜太阳能电池。

其优点在于具有良好的光电性能、环境稳定性以及成本较低等。

通过控制制备工艺,可以获得高质量的CZTSSe薄膜,进而提高太阳能电池的性能。

三、电学性能研究1. 电流-电压特性通过测量CZTSSe薄膜太阳能电池的电流-电压曲线,可以了解其电学性能。

实验结果表明,CZTSSe薄膜太阳能电池具有较高的开路电压和短路电流密度,表明其具有良好的光电转换能力。

此外,通过优化制备工艺,可以进一步提高其填充因子和光电转换效率。

2. 光电转换效率光电转换效率是评价太阳能电池性能的重要指标。

实验结果显示,CZTSSe薄膜太阳能电池的光电转换效率较高,且具有一定的稳定性。

通过进一步优化制备工艺和材料性能,有望提高其长期稳定性及光电转换效率。

四、晶体质量研究1. 晶粒尺寸与晶体取向晶粒尺寸和晶体取向对CZTSSe薄膜的质量及太阳能电池的性能具有重要影响。

通过X射线衍射(XRD)等手段,可以分析CZTSSe薄膜的晶粒尺寸和晶体取向。

CIGS薄膜太阳能电池材料的制备 结构及性能研究

CIGS薄膜太阳能电池材料的制备 结构及性能研究

三、玻璃基太阳能电池薄膜材料的性能研究
2、电学性能:薄膜材料的电学性能主要包括导电性能、电荷传输性能和接触 电阻等。这些性能直接影响着太阳能电池的电流和电压输出。因此,研究薄膜材 料的电学性能及其影响因素,有助于提高太阳能电池的电学性能和稳定性。
三、玻璃基太阳能电池薄膜材料的性能研究
3、稳定性:太阳能电池在长期使用过程中会受到环境因素的影响,如光照、 温度、湿度等。因此,研究薄膜材料的稳定性及其影响因素,有助于提高太阳能 电池的使用寿命和稳定性。
三、CIGS薄膜太阳能电池材料的性能研究
1、光学性能:CIGS薄膜具有较高的光学吸收系数,这使得其能够有效地吸收 太阳光并转化为电能。在可见光波段,CIGS薄膜的吸收系数大于10^4 cm-1,而 在红外波段,吸收系数则下降至3000-4000 cm-1。
三、CIGS薄膜太阳能电池材料的性能研究
三、CIGS薄膜太阳能电池材料的性能研究
4、环境友好性:CIGS太阳能电池在生产和使用过程中产生的环境污染较小, 且材料可回收再利用。这使得其成为一种具有可持续发展潜力的能源形式。
参考内容
内容摘要
随着全球对可再生能源需求的日益增长,薄膜太阳能电池作为一种清洁、高 效、可灵活制备的能源转换技术,受到了广泛。其中,铜、铟、镓、硒(CIGS) 薄膜太阳能电池是研究最为活跃的一类。CIGS太阳能电池具有高光电转换效率、 低成本、可柔性制备等优势,被认为是下一代薄膜太阳能电池的主流技术之一。 本次演示将对CIGS薄膜太阳能电池吸收层的制备工艺进行综述。
溶液处理法制备CIGS薄膜一般包括:溶液混合、薄膜沉积和硒化处理等步骤。 在制备过程中,各元素的化学计量比、溶液浓度、沉积温度和硒化条件等因素对 薄膜的结构和性能有重要影响。因此,优化制备工艺,实现CIGS薄膜的可控制备, 对于提高CIGS太阳能电池的光电转换效率具有重要意义。

《2024年CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量研究》范文

《2024年CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量研究》范文

《CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量研究》篇一一、引言随着能源危机日益严重,寻找清洁、可持续的能源成为科研领域的重要课题。

薄膜太阳能电池以其高效、环保的特性备受关注。

其中,CZTSSe(铜锌锡硫硒)薄膜太阳能电池因其良好的光电转换效率和稳定性,逐渐成为研究的热点。

本文将深入探讨CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能及晶体质量,以期为相关研究提供参考。

二、CZTSSe薄膜太阳能电池概述CZTSSe薄膜太阳能电池是一种基于铜锌锡硫硒化合物材料的薄膜太阳能电池。

该材料具有较高的光吸收系数和良好的光稳定性,使其在太阳能电池领域具有巨大的应用潜力。

此外,CZTSSe材料还具有较高的环境友好性,符合绿色能源的发展趋势。

三、电学性能研究1. 电流-电压特性电学性能是评估太阳能电池性能的重要指标。

通过测量CZTSSe薄膜太阳能电池的电流-电压曲线,可以了解其开路电压、短路电流、填充因子和光电转换效率等关键参数。

研究表明,通过优化制备工艺和掺杂元素,可以有效提高CZTSSe薄膜太阳能电池的电学性能,从而提升其光电转换效率。

2. 载流子传输与复合载流子的传输与复合过程直接影响太阳能电池的性能。

通过对CZTSSe薄膜太阳能电池的载流子传输机制进行研究,可以深入了解其内部的电子结构、能带关系和缺陷态分布等。

此外,研究载流子复合过程也有助于提高太阳能电池的稳定性和寿命。

四、晶体质量研究1. 晶体结构与形貌晶体结构和形貌是影响CZTSSe薄膜太阳能电池性能的关键因素。

通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段,可以观察和分析CZTSSe薄膜的晶体结构、晶粒大小和分布等。

这些信息有助于了解薄膜的生长过程和晶体质量,从而为优化制备工艺提供指导。

2. 缺陷分析缺陷是影响CZTSSe薄膜晶体质量的重要因素。

通过光致发光、深能级瞬态谱等手段,可以研究CZTSSe薄膜中的缺陷类型、浓度和分布等。

这些信息有助于了解缺陷对电学性能的影响,为提高晶体质量和改善太阳能电池性能提供依据。

我国碲化镉多晶薄膜电池取得新进展 转化效率达14.4%

我国碲化镉多晶薄膜电池取得新进展 转化效率达14.4%

我国碲化镉多晶薄膜电池取得新进展转化效率达14.4%日前,中国科学院电工研究所化合物薄膜太阳能电池研究组在CdTe多晶薄膜电池上取得新进展,该团队在普通廉价玻璃上制备出了厚度仅为2μm的CdTe多晶薄膜,经中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心认证,其转化效率达到14.4%,距2012年报道的12.78%转化效率又上了一个台阶,这标志着电工所在CdTe薄膜太阳能电池研究方面取得重要进展。

CdTe为直接带隙半导体,室温带隙宽度为1.45eV,带隙值与太阳光谱非常匹配。

CdTe吸收系数大于104/cm,只需要1μm就可以吸收99%以上、波长小于826nm 的可见光。

厚度仅为硅太阳能电池厚度的1/100,制作周期短、成本低、适合于大规模生产。

因此,以CdTe薄膜太阳能电池为代表的薄膜太阳电池因其高转换效率、低成本和高稳定性倍受科研和产业关注。

今年2月,美国FirstSolar公司通过气相输运方法这种高温制备方法,制备的小面积CdTe太阳能电池的转化效率达到了20.4%,与多晶硅电池相同。

3月,组件的全面积效率达到了17.0%,这种技术的生产成本也率先降低到了$0.55/Wp,是生产成本最低的太阳能电池技术,但其规模生产工艺技术一直为美国少数企业所垄断。

此外,使用低温制备方法磁控溅射技术制备的CdTe多晶薄膜电池最高效率由美国Toledo大学保持,转化效率为14.5%。

此次,电工所在没有使用高阻层的情况下,采用全国产化设备和原料,制备出转化效率达到14.4%的CdTe电池,充分证明了只要研究好器件制备的工艺技术,就能做到国外相同的水平。

这一研究成果为我国CdTe薄膜太阳能电池的研究和产业化奠定了基础,将使我国在CdTe电池产业化得到长足发展。

以上工作得到了中国科学院百人计划择优支持、电工所所科研基金的大力支持。

光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用研究

光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用研究

光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用研究近年来,随着环境保护和可再生能源的重要性逐渐被人们所认识,太阳能光伏技术作为一种绿色能源的代表受到了广泛关注。

而在太阳能光伏技术中,光学薄膜技术的应用研究也成为了一个热门话题。

本文将探讨光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用,并对其研究进展进行分析。

首先,我们需要了解光学薄膜技术的基本概念。

光学薄膜技术是一种通过在材料表面上沉积一层或多层具有特定光学性质的薄膜来改变光的传播和反射行为的技术。

在太阳能光伏中,光学薄膜技术可以用于提高太阳能电池的光吸收效率和光电转化效率,从而提高太阳能电池的发电性能。

其次,我们来看一下光学薄膜技术在太阳能光伏中的具体应用。

首先,光学薄膜技术可以用于制备抗反射膜。

抗反射膜能够减少太阳能电池表面的反射损失,提高光的吸收率。

通过在太阳能电池表面沉积一层抗反射膜,可以使太阳能电池对太阳光的吸收率提高10%以上。

其次,光学薄膜技术还可以用于制备光学滤波膜。

光学滤波膜能够选择性地透过或反射特定波长的光线,从而改变太阳能电池对光的响应特性。

通过在太阳能电池表面沉积一层光学滤波膜,可以改变太阳能电池的光谱响应,提高光电转化效率。

最后,光学薄膜技术还可以用于制备光学增透膜。

光学增透膜能够提高太阳能电池对光的吸收率,同时减少太阳能电池表面的反射损失。

通过在太阳能电池表面沉积一层光学增透膜,可以使太阳能电池的光吸收率提高20%以上。

然而,光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用研究还面临一些挑战。

首先,光学薄膜技术的制备过程复杂,需要高精度的设备和技术支持。

其次,光学薄膜技术的成本较高,限制了其在大规模生产中的应用。

此外,光学薄膜技术的稳定性和耐久性也需要进一步提高,以满足太阳能光伏系统的长期使用需求。

为了克服这些挑战,研究人员正在不断努力改进光学薄膜技术。

一方面,他们致力于开发更加简化和高效的制备方法,以降低光学薄膜技术的制备成本。

另一方面,他们还在探索新的材料和结构,以提高光学薄膜技术的稳定性和耐久性。

铜铟镓硒薄膜太阳能电池研究

铜铟镓硒薄膜太阳能电池研究

铜铟镓硒薄膜太阳能电池研究一、本文概述随着全球能源需求的日益增长,传统能源资源的枯竭和环境问题的日益严重,寻找清洁、可再生的能源已成为人类社会发展的迫切需求。

太阳能作为一种无限、无污染的可再生能源,越来越受到人们的关注。

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池作为一种高效、低成本的太阳能电池技术,在近年来得到了广泛的研究和应用。

本文旨在全面深入地探讨铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究现状、发展趋势以及面临的挑战,以期为相关领域的研究者和技术人员提供有益的参考和启示。

本文将对铜铟镓硒薄膜太阳能电池的基本原理和性能特点进行详细介绍,以便读者对其有一个清晰的认识。

然后,本文将重点分析铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究进展,包括材料制备、结构设计、性能优化等方面,以及目前面临的主要问题和挑战。

在此基础上,本文将探讨铜铟镓硒薄膜太阳能电池的未来发展趋势,包括新型材料、新工艺、新技术等方面的研究和应用前景。

本文还将对铜铟镓硒薄膜太阳能电池在可再生能源领域的应用价值和前景进行展望,以期为推动该领域的发展提供有益的参考。

二、铜铟镓硒薄膜太阳能电池的基本原理与结构铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池是一种基于多元金属硫化物吸收层的光伏器件,具有高效、低成本和环境友好等特点。

CIGS太阳能电池的基本原理是光电效应,即太阳光照射到电池表面时,光子被吸收层中的金属硫化物吸收并激发出电子-空穴对,这些载流子在电池内部电场的作用下分离并收集,从而产生光生电流。

透明导电层:通常采用氟掺杂氧化锡(FTO)或铟锡氧化物(ITO)等透明导电材料,用于收集光生电子并传输到外电路。

CIGS吸收层:是电池的核心部分,由铜、铟、镓和硒等元素组成的多元金属硫化物,具有较宽的吸收光谱和较高的光电转换效率。

缓冲层:位于CIGS吸收层与透明导电层之间,通常采用硫化镉(CdS)或硫化锌(ZnS)等材料,用于减少界面复合和提高电池性能。

金属背电极:通常采用铝(Al)或银(Ag)等金属材料,用于收集光生空穴并传输到外电路。

CdTe薄膜太阳能电池研究现状及产业化进程7.doc

CdTe薄膜太阳能电池研究现状及产业化进程7.doc

CdTe薄膜太阳能电池研究现状及产业化进程7CdTe薄膜太阳能电池研究现状及产业化进程碲化镉(CdTe)系薄膜大阳能电池这种电池系由CdTe、CdS和其他Ⅱ-Ⅵ族化合物通过相对简单且成本低的工艺沉积在衬底上经干燥和烧结而成。

目前实验室效率达到16.5%,中试线效率达到10%,已由实验室研究阶段走向规模化工业生产。

下一步的研发重点,是进一步降低成本、提高效率并改进与完善生产工艺。

该电池如果作为大规模生产与应用的光伏器件,最值得关注的是环境污染问题。

Cd是重金属,有剧毒,Cd的化合物与Cd一样,也是有毒的。

其主要影响,一是含有Cd的尘埃通过呼吸道对人类和其他动物造成的危害;二是生产废水废物排放所造成的污染。

因此,对破损的玻璃片上的Cd和Te应去除并回收,对损坏和废弃的组件应进行妥善处理,对生产中排放的废水、废物应进行符合环保标准的处理。

封装对CdTe太阳能电池性能的影响阅读提示:本文通过对CdTe电池封装前后光照I-V和光谱响应测试,研究了封装工艺对CdTe太阳能电池性能的影响,发现在130℃和140℃封装后,电池的性能参数略有提高。

通过对封装后的CdTe太阳能电池半年多的观测,发现不论是在光照还是在室内避光条件下,电池器件的性能参数V oc、Isc、FF、η呈波动变化,并未出现明显的下降趋势。

这种稳定性无疑有利于以后CdTe太阳能电池的使用。

引言太阳能电池是太阳能利用途径中的一项新技术,阳光发电是基于太阳光与半导体材料的作用而形成的光伏效应,直接把太阳的可见光能转变为电能。

可是,如果薄膜玻璃基片直接暴露于大气中,其光电转换机制将发生衰降。

为此采用透明、耐老化、粘结性好,能承受大气变化而具弹性的胶层将薄膜基片包封,并和保护材料玻璃或TPT(聚氟乙烯复合膜)粘为一体,构成太阳能电池板。

光伏器件要达到30年的寿命,就需要器件具有很好的稳定性而不具有效率衰减的可行性。

Rosenthal曾报道了在Las Cruces,New Mexico来自三个厂家生产的装在屋顶上的pc-Si和a-Si太阳能电池的连续17年的衰减特性,找出了电池的不同的衰减速率和用于封装EV A膜由黄色到褐色的颜色进一步变化规律。

太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展

太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展

太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,其开发利用已成为全球关注的焦点。

太阳能光电、光热转换材料作为太阳能利用的核心技术之一,其研究现状与进展对于推动太阳能产业的发展具有重要意义。

本文旨在全面梳理太阳能光电、光热转换材料的研究现状,分析当前的研究热点和难点,展望未来的发展趋势,以期为推动太阳能产业的可持续发展提供理论支持和实践指导。

本文将回顾太阳能光电、光热转换材料的发展历程,介绍其基本原理和分类,为后续的研究现状分析和进展讨论奠定基础。

重点分析太阳能光电转换材料,包括硅基材料、薄膜材料、钙钛矿材料等的研究现状,探讨其性能优化、成本降低以及产业化应用等方面的进展。

同时,对太阳能光热转换材料,如选择性吸收涂层、光热转换液体等的研究现状进行梳理,分析其在提高光热转换效率、稳定性以及应用领域拓展等方面的研究成果。

在此基础上,本文将深入探讨太阳能光电、光热转换材料研究中存在的问题和挑战,如材料性能瓶颈、制备工艺复杂、成本高昂等,并提出相应的解决策略和发展方向。

展望太阳能光电、光热转换材料的未来发展趋势,预测其在提高光电转换效率、降低成本、拓宽应用领域等方面的潜在突破,为太阳能产业的可持续发展提供新的动力。

通过本文的综述,旨在为读者提供一个全面、深入的太阳能光电、光热转换材料研究现状与进展的认识,为相关领域的研究人员和企业决策者提供有益的参考和借鉴。

二、太阳能光电转换材料太阳能光电转换材料是能够将太阳光直接转化为电能的材料,主要包括硅基材料、多元化合物薄膜材料、有机和聚合物材料以及染料敏化太阳能电池材料等。

随着全球对可再生能源需求的不断增长,太阳能光电转换材料的研究与应用日益受到重视。

硅基材料作为目前最成熟、应用最广泛的光电转换材料,经历了从单晶硅到多晶硅、再到薄膜硅的发展过程。

单晶硅太阳能电池转换效率高,但成本较高;多晶硅和薄膜硅则具有较低的成本和较好的应用前景。

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

无机化合物类薄膜太阳能电池研究与发展下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。

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特殊玻璃材料使太阳能薄膜电池光电转化率有望破纪录

特殊玻璃材料使太阳能薄膜电池光电转化率有望破纪录
层 吸收 后最 终 产 生 温室 效 应 , 从
突 破 目前 2 %光 电 转 化 率 的 纪 0
录。
域取得 了重大 突破 。
物理 法多 晶硅技术 是在 归 国
目前光 电转化率 最高 的是铜
铟 镓 硒 (I S太 阳 能 薄 膜 电池 , CG )
学者高文秀博士 2 O余年硅材料 研究 基础 上 ,由合作双 方共 同组
匀性定格 。 以往 生产工 艺受 生产必 需 的
而加剧气 候变 暖。 此外 , 面颜色 路
的深浅也具 有 与屋顶颜 色类 似 的 效应 。这项研 究成 果刊 登在新 一
不开硅 材料 的支撑 。 目前提炼 多
晶硅 主 要依 靠 一 种 化学 方法 , 即
用氢 气还原 三氯 氢硅 ,但这种 工 艺耗 能耗材 ,且 生成物 中产生 有 害物 质 。而新研发 的物 理法制 备 太 阳能 电池级 多 晶硅 技术 ,低耗
I M公 司德 国美 因茨分 部 以及 生 B
产特种 玻璃 的德 国 肖特公 司等 合 作 ,借 助 电脑 模拟程 序 发现铜 铟 镓硒材 料 的铟 镓分离 温度 ,即在
稍 低于正 常室 温的情 况下 ,铟镓 会 完全 分开且分 布不 均匀 ,从 而 导致 材料 的光 电作用 减弱 。而超 过这 个温度 后 , 会 相互融 合 , 铟镓 且 温度 越 高 其分 布得 就 越 均 匀 。 这表 明太 阳能 薄膜 电池生 产 过程需 要较 高的温度 ,只要最 后 的制冷 步骤 足够快 就能使 这种 均
上 海分 院专家 的成果鉴 定 。

腔四梗 P VC管脚生产线
近 日,青 岛华仕达 机器有 限
特磕玻璃硒斟使 太阳簇薄膜 电 池兴 电 转 化 率有 望 破 纪 录

nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究

nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究

nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究【主题】nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究一、nip型非晶硅薄膜太阳能电池的定义和原理1. nip型非晶硅薄膜太阳能电池的结构和特点2. 太阳能电池的工作原理和能量转换过程二、nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究现状1. 目前nip型非晶硅薄膜太阳能电池在能源领域的应用情况2. 目前nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究进展和最新成果3. nip型非晶硅薄膜太阳能电池的发展前景和挑战三、nip型非晶硅薄膜太阳能电池的优势和局限性1. nip型非晶硅薄膜太阳能电池与其他太阳能电池的比较2. nip型非晶硅薄膜太阳能电池在实际应用中可能遇到的问题和挑战四、个人观点和总结1. nip型非晶硅薄膜太阳能电池的发展前景和价值2. 对nip型非晶硅薄膜太阳能电池的未来发展方向和可能的应用领域的展望【文章】在当今社会,可再生能源已成为人们关注的热门话题之一。

太阳能作为最具潜力和广泛应用的可再生能源之一,受到了广泛的关注和研究。

而在太阳能电池的发展过程中,nip型非晶硅薄膜太阳能电池作为一种新型的太阳能电池,备受研究者和产业界的青睐。

本文将就nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究进行全面探讨,深入剖析其结构、原理、研究现状、优势和局限性,并在此基础上对其未来发展做出展望和个人观点。

一、nip型非晶硅薄膜太阳能电池的定义和原理1. nip型非晶硅薄膜太阳能电池的结构和特点nip型非晶硅薄膜太阳能电池是一种以非晶硅薄膜材料为基础的太阳能电池,其结构主要由n型非晶硅层、i型非晶硅层和p型非晶硅层组成。

相比于传统的太阳能电池,nip型非晶硅薄膜太阳能电池具有薄膜轻薄、柔性和稳定的特点,且转换效率较高。

2. 太阳能电池的工作原理和能量转换过程太阳能电池的工作原理是利用光电效应,将太阳能转化为电能。

当光子照射到太阳能电池上时,光子的能量被转化为电子的能量,从而在电场的作用下产生电流。

而nip型非晶硅薄膜太阳能电池则是通过非晶硅材料的特性,实现对光能的吸收和转化。

CuInSe2

CuInSe2

CuInSe2薄膜太阳能电池研究进展冶金科学与工程学院王博093511021摘要:关键字:铜锢稼硒是薄膜PV产品的重要一员,制备所用材料CIS和C工GS,一般称为I一111一VIZ薄膜材料,是具有黄铜矿结构的化合物半导体。

经过多年的研究总结,其优点可以归纳如下「39一41〕:(l)通过掺入适量Ga替代部分工n,可以使半导体禁带能隙在1.0~1.6eV之间可调,非常适合制备最佳带隙的半导体化合物材料,这是CIGS材料相对于硅系PV材料的最特殊优势。

(2)CIGS材料的吸收系数高,达到105cm一,。

(3)利用CdS作为缓冲层(具有闪锌矿结构),和具有黄铜矿结构CIGS吸收层可以形成良好的晶格匹配,失配率不到2%。

(4) 在光电转化过程中,作为直接能隙半导体材料,当有载流子注入时,会产生辐射复合过程,辐射过程产生的光子可以被再次吸收,即所谓的光子再循环效应。

(5) CIGS系半导体没有光致衰退效应,这是Si系太阳电池很难克服的效应。

(6) CIGS薄膜的制备过程具有一定的环境宽容性,使得C工GS太阳电池在选择衬底时,具有较大的选择空间。

在所有薄膜太阳能电池中,C工GS保持着最高的实验室记录,在2007年,美国可再生能源实验室,用三步共蒸发法制备的铜锢稼硒薄膜太阳能电池,转化效率达到了19.9%〔42]。

其制造成本低,能量偿还时间在一年之内,远远低于晶体太阳电池。

用溅射后硒化的方法制备的大面积薄膜电池组件的效率已经达到13.4%「38」。

所以CIGS的产业化研究受到各发达国家的普遍重视。

近年来,光伏工业呈现加速发展的趋势,发展的特点是:产量增加,转化效率提高,成本降低,应用领域不断扩大。

与十年前相比,太阳能电池价格大幅度降低。

可以预料,随着技术的进步和市场的拓展,光电池成本及售价将会大幅下降。

2010年以后,由于太阳能电池成本的下降,可望使光伏技术进入大规模发展时期。

随着技术的进步,薄膜太阳能电池的发展将日新月异,在未来光伏市场的市场份额将逐步提高。

薄膜技术在光电器件制备中的应用研究

薄膜技术在光电器件制备中的应用研究

薄膜技术在光电器件制备中的应用研究在光电器件制备中,薄膜技术被广泛应用,并且逐渐成为光电器件制备的主要方法之一。

薄膜技术可以通过在基片表面制备各种不同材料的薄膜,从而实现对光电器件性能的调控和优化。

本文将探讨薄膜技术在光电器件制备中的应用研究,并重点介绍薄膜技术在太阳能电池、光电二极管和薄膜晶体管等器件中的应用。

太阳能电池是当前可再生能源领域的热点研究方向之一。

薄膜技术在太阳能电池的制备中具有重要作用。

其中,薄膜光伏技术可以通过制备不同材料的薄膜层,提高光电转换效率。

例如,硅薄膜太阳能电池利用非晶硅或微晶硅薄膜作为光电转换层,以提高太阳能电池的光吸收能力和电池效率。

此外,新型的薄膜太阳能电池如染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池,也在薄膜技术的支持下取得了显著进展。

另一个光电器件中广泛应用薄膜技术的领域是光电二极管。

光电二极管可以通过控制材料和薄膜层的制备以及结构的设计,实现不同波长的光电转换。

例如,有机光电二极管利用有机分子材料制备薄膜层,具有低成本、柔性可弯曲等优点。

同时,使用不同的有机材料可以实现对光电二极管的光电性能进行调控。

此外,利用非晶硅或其他半导体材料制备的光电二极管也被广泛应用于显示技术、光通信等领域。

除此之外,薄膜技术在薄膜晶体管的制备中也发挥着重要的作用。

薄膜晶体管具有高场效应迁移率和快速开关速度等优点,可以应用于平面显示、光电传感器等领域。

其中,低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)是一种非常有前景的技术。

其利用薄膜技术制备出高度晶化的低温多晶硅薄膜,从而实现了高效的电子输运性能和较快的晶体管开关速度。

光电器件制备中的薄膜技术不仅可以改善器件的光学性能和电学性能,还可以提高器件的热稳定性和可靠性。

此外,薄膜技术还可以实现对光电器件的结构和形态的调控,比如制备纳米级别的薄膜,实现对光学和电学性能的进一步优化。

例如,通过调控薄膜的厚度、材料、晶格结构等参数,可以实现对材料带隙、折射率和导电性等特性的调整。

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。

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。

太阳能光电转换技术的研究进展

太阳能光电转换技术的研究进展

太阳能光电转换技术的研究进展太阳能是一种干净、绿色的可再生能源,拥有无限的潜力。

太阳能光电转换技术是利用太阳能光线转换为电能的一种方式,近年来一直受到科学家们的关注和投入。

本文将从太阳能光电转换技术的原理、现状、应用和未来等多方面进行分析和探讨。

一、太阳能光电转换技术的原理太阳能光电转换技术是将光能转换为电能的一种技术。

其原理主要是通过半导体材料吸收光子,使电子受到光子能量的激发导致电荷分离并产生电流。

半导体材料一般使用的是硅(Si)或多元化合物半导体(如硒化铜铟镓、硫化镉等)。

太阳能光电转换技术涉及的主要过程是光致电子激发、电荷分离和电流收集。

其中,光致电子激发是指太阳光线中的光子被吸收,并被半导体中的电子吸收形成激发态,激发态的电子和半导体价带中的电子相互结合形成电荷分离,电荷分离过程是太阳能光电转换的关键。

二、太阳能光电转换技术的现状太阳能光电转换技术自20世纪50年代以来便被广泛研究和应用。

近年来,借助于科技进步,太阳能光电转换技术已经取得了可喜的进展。

目前,太阳能电池技术主要包括晶体硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等多种类型。

其中最常见的是晶体硅太阳能电池,在实际应用中已经得到广泛推广。

晶体硅太阳能电池主要采用单晶硅或多晶硅制成,工作原理基于p-n结的特性,光照在p-n结上会产生光电效应,使得电子从价带经过p-n结进入n区,并在电场的作用下流向p区,形成电流。

随着太阳能光电转换技术的不断发展,钙钛矿太阳能电池日渐兴起。

钙钛矿太阳能电池采用钙钛矿材料作为基底,通过与有机材料复合来增强光电转换效果。

钙钛矿太阳能电池的转换效率较高,且制造成本低,具有广阔的应用前景。

除了上述两种主流太阳能电池技术,非晶硅太阳能电池、有机太阳能电池等技术也在不断探索和研究中。

这些新型太阳能电池不仅能够改善电池性能,同时对于环境影响也较小,有望成为太阳能光电转换技术的未来发展方向。

薄膜技术在光伏电池中的应用研究

薄膜技术在光伏电池中的应用研究

薄膜技术在光伏电池中的应用研究随着能源危机的不断加剧和环保意识的不断增强,光伏电池作为一种新型的清洁能源逐渐成为人们关注的焦点。

而光伏电池中薄膜技术的应用也成为了当前研究的重点之一。

本文将对薄膜技术在光伏电池中的应用进行研究,并探讨其在提高光伏电池性能、降低成本、延长使用寿命等方面所起到的作用。

一、薄膜技术在光伏电池中的应用现状薄膜技术是指在基板表面沉积或生长出一层厚度为纳米或微米级别的薄膜。

在光伏电池中,薄膜技术主要应用于提高太阳能电池的光电转换效率,提高电池的稳定性和耐用性,降低生产成本等方面。

1、提高太阳能电池的光电转换效率在现有的光伏电池中,半导体材料的光吸收能力非常重要。

过厚的半导体材料会让太阳能光子经过多层反射才能被吸收,从而导致能量流失。

而采用薄膜技术可以制备更薄的太阳能材料,这些材料可以更快速地吸收太阳光,从而提高光电转换效率。

2、提高电池的稳定性和耐用性光伏电池材料在长时间的自然环境下容易受到氧化、腐蚀、热膨胀和温度变化等影响,从而降低电池的效率甚至导致电池损坏。

而通过控制薄膜的成分和结构可以使光伏电池获得更好的抗氧化、抗腐蚀、耐热和理想的温度适应性等特性,增强电池长期稳定性。

3、降低生产成本生产成本一直是制约光伏电池市场化的重要因素之一。

不过薄膜技术的应用可以直接降低光伏电池的生产成本。

因为薄膜技术可以制备更薄的太阳能材料,这些材料可以更节省原材料,并且可以通过离子注入、蒸发法和溅射法等工艺制备,从而减少生产过程中的能源和材料消耗,进一步优化生产成本。

二、薄膜技术在光伏电池中的应用实践1、透明导电薄膜技术透明导电薄膜技术在光伏电池中广泛应用于透明导电膜和透明导电玻璃、以及导电聚合物的开发制备。

利用这种技术,可以在光伏电池表面制备出优异的透明导电层,以加强电池的可靠性、性能和寿命。

同时,这种技术还可以为光伏电池的生产过程提供更高效和环保的制备方法。

2、薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是采用薄膜技术制备出的一种新型太阳能电池。

SixNy薄膜的制备及其在光电学中的应用研究

SixNy薄膜的制备及其在光电学中的应用研究

SixNy薄膜的制备及其在光电学中的应用研究光电子学是现代科学技术中非常重要的领域,在人们的日常生活中也随处可见其应用。

SixNy薄膜是一种具有潜在光电子学应用的材料。

本文将介绍SixNy薄膜的制备方法、结构特点以及在光学、电学领域中的应用研究进展。

一、SixNy薄膜制备方法SixNy薄膜由六元素硅、氮、氢、碳、硼、磷等组成的非晶态材料,其化学合成过程通常采用离子束沉积、射频等离子体沉积、磁控溅射等技术。

其中,离子束沉积法制备的SixNy薄膜因其较高的密度和较少的氢空洞被广泛研究。

离子束沉积法制备SixNy薄膜的主要步骤为:首先将硅靶与氮气以一定流量注入反应室中,然后用较高的能量离子束轰击硅靶,使其表面的原子与氮气反应生成薄膜。

该方法制备的SixNy薄膜具有较高的保护性,对光学元件的稳定性和寿命具有重要作用。

二、SixNy薄膜的结构特点SixNy薄膜具有非晶态结构,其晶格缺陷、氮空洞和杂质等都对其光学性能产生一定影响。

研究表明,在SixNy薄膜中,氮气的含量和流量会影响其折射率和膜厚,进而影响其透过率和反射率。

此外,SixNy薄膜还具有优良的机械性能和化学稳定性,这也为其在光电子学中的应用奠定了基础。

三、SixNy薄膜在光学领域中的应用研究进展1、SixNy薄膜在激光器元件中的应用SixNy薄膜具有高的透过率和低的散射,这使得它在制造激光器元件中具有重要意义。

研究表明,利用SixNy薄膜可以制造出具有高效率和稳定性的激光器,尤其在高功率激光器的制造中具有广泛应用前景。

2、SixNy薄膜在太阳能电池材料中的应用利用SixNy薄膜制备太阳能电池材料,可以提高其转换效率和光照稳定性。

研究表明,将SixNy薄膜作为透明电极,可以有效地提高太阳能电池的透过率和光吸收能力。

此外,SixNy薄膜还具有较好的光热性能和防腐蚀性能,这也为其在太阳能电池材料中的应用开辟了新的途径。

四、SixNy薄膜在电学领域中的应用研究进展1、SixNy薄膜在晶体管中的应用SixNy薄膜具有优异的绝缘性能和较高的阈值电压,这使得它广泛应用于晶体管制造中。

Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳能电池的研究进展

Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳能电池的研究进展

Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳能电池的研究进展王艳玲;郭洪玲;王刚;李岳姝;王艳梅【摘要】锌黄锡矿结构的Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)材料,由于具有价格低廉、带隙合适、吸光系数高等优良光电性能,很适合作为新一代无机薄膜太阳能电池的吸光层材料,已受到各国科研人员的高度关注.国内外采用多种沉积薄膜技术来制备CZTSSe吸光层材料,主要包括真空和非真空方法.综述了最近CZTSSe太阳能电池制备技术所取得的一些进展,尤其对采用溶液法制备CZTSSe太阳能电池的发展现状做了重点阐述.展望了CZTSSe太阳能电池的发展趋势.%The kesterite-structured semiconductors Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe) have gained much attention as a promising absorber materials for next generation thin film solar cells due to its low material cost,suitable band gaps and high absorption coefficient.Numerous deposition approaches are reported to fabricate CZTSSe absorber layers,which mainly include vacuum and non-vacuum processes.The recent progress of different techniques of fabricating CZTSSe solar cells is summarized in details.The solution-based deposition route to prepare CZTSSe nanocrystal thin films is highlighted specially.In addition,the research trends of CZTSSe solar cells are prospected.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】7页(P1-7)【关键词】CZTSSe;锌黄锡矿;综述;薄膜太阳能电池;吸光层;溶液法;真空法【作者】王艳玲;郭洪玲;王刚;李岳姝;王艳梅【作者单位】黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100;黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100;中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室,吉林长春130022;黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100;黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100【正文语种】中文【中图分类】TM914.4面对全球的能源危机和环境问题日益凸显,各国科研人员开始致力于研发可以替代传统能源的新型能源补给方式。

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收稿日期:2009-12-07基金项目:国防科技大学校预研项目(JC08-01-06)作者简介:郑春满,1976年出生,博士,副教授.主要从事能源材料研究。

E -mail :zhengchunman@sohu.com 薄膜太阳能电池光电转换材料研究进展郑春满郭宇杰谢凯韦永滔(国防科技大学航天与材料工程学院,长沙410073)文摘在对太阳能电池基本原理进行介绍的基础上,综述了近年来光电转换材料的发展情况,重点对各种材料的优缺点、制备方法以及未来的发展趋势进行探讨。

关键词太阳能电池,薄膜,光电转换材料,转换效率Recent Progress in Developing Photoelectric ConversationMaterials for Thin-Film Solar CellsZheng ChunmanGuo YujieXie KaiWei Yongtao(Department of Material Engineering and Applied Chemistry ,School of Aerospace &Materials Engineering ,National University of Defense Technology ,Changsha 410073)Abstract The photoelectric conversation materials are the key part ,which decides the conversation efficiency ofthe thin-film solar cells.The photoelectric conversation materials that can be used in the thin film solar cells mainly include inorganic semiconductor materials and organic materials.In the present paper ,the basic principle of thin film solar cells is introduced and the development of the two materials is reviewed.The advantage and disadvantage ,the preparation methods and the future trends of every material are discussed.Key words Solar cells ,Thin-film ,Photoelectric conversation materials ,Conversation efficiency1引言太阳能电池作为解决人类所面临的能源与环境问题的最佳选择,具有来源广泛、使用方便、无污染等优点,在航空、航天、通讯及微功耗电子产品等领域具有广阔的应用前景[1],因而逐渐成为研究的重点方向和主流[2-3]。

薄膜太阳能电池具有轻质、高效、高比功率、耗材少等一系列优点,可同时作为能源部件和结构部件使用[4]。

在薄膜太阳能电池制备中,光电转换材料被沉积在不同的基底上,如玻璃、不锈钢箔或聚合物等。

因此,太阳能电池要求光电转换材料具有强烈的光吸收,低温结晶、低温器件制作和稳定的材料特性等,是关系电池转换效率的重要组成部分,因此一直是太阳能电池开发研究的重点[5]。

可用于薄膜太阳能电池的光电转换材料主要包括无机半导体材料和有机材料两类,本文在对太阳能电池基本原理进行介绍的基础上,综述了近年来光电转换材料的发展情况,重点对各种材料的优缺点、制备方法以及未来的发展趋势进行探讨。

2太阳能电池的基本原理太阳能电池的基本原理[6]:当电池的表面受到光照时,由于减反射膜的作用,入射光线小部分被反射,大部分进入光吸收层。

其中,能量大于禁带宽度的光子被吸收后,激发出光生载流子。

在电池内部产生的光生电子-空穴对扩散到PN 结并受结电场影响而分开。

太阳能电池的PN 结处存在一个由N 区指向P 区的内电场。

在N 区产生的光生空穴会向PN 结扩散,进入PN 结后,即被内电场推向P 区;在P 区产生的光生电子先向PN 结扩散,进入PN 结后,即被内电场推向N 区;而在PN 结区附近产生的电子—空穴对,则立即被内电场分别推向N 区和P 区。

因此,在N 区积累了大量的光生电子,而P 区积累了大量空穴,在PN 结两侧出现了光生电动势。

若在两边的集电极间接上负载,则会产生光生电流。

如图1所示。

图1太阳能电池的基本工作原理Fig.1Basic principium of solar cells3无机半导体材料3.1硅材料3.1.1非晶硅(a -Si )非晶硅用作薄膜太阳能电池起始于20世纪70年代。

1976年,卡尔松等[7]利用非晶硅制备了薄膜太阳能电池,其小面积样品转换效率为2.4%。

随后,非晶硅薄膜太阳能电池得到了迅速发展。

非晶硅薄膜太阳能电池通常为P -I -N 偶及型式,如图2所示,P 层和N 层主要作为建立内部电场,I 层则由非晶硅构成。

非晶硅用作薄膜太阳能电池光电转换材料具有以下优点:(1)高光吸收能力,其吸光频率范围为1.1-1.7eV ,因此,I 层厚度通常小于0.5μm ,相对其他材料(如GaAs )小得多;(2)相对于单晶硅,非晶硅薄膜太阳能电池制造工艺简单,能耗少;(3)可实现大面积、连续化生产;(4)可做成叠层结构,提高效率。

非晶硅薄膜材料的制备早期主要采用硅烷气体的辉光放电分解、溅射、光-化学气相沉积等方法。

目前,为了提高沉积速度,采用超高频法、等离子增强CVD 法、微波法和微波电子回旋共振CVD 法等。

图2非晶硅薄膜太阳能电池的结构Fig.2Structure of amorphous solar cell with film substrateUnited Solar Ovonic [8]完成面积929cm 2的a -Si 薄膜太阳能电池,AM0转换效率达9.8%,采用减反射层可使小面积效率达12%;Iowa Thin Film Technol-ogies [8]生产的a -Si 集成太阳能电池面积达0.93m 2,AM0效率达到5%;美国国家再生能源实验室[9]三结叠层(a -Si :H /a -SiGe :H /a -SiGe :H )光谱分区吸收薄膜太阳能电池AM0转换效率达到12%;To-ledo 大学[9]在7.5μm 不锈钢箔上制备柔性可卷单结a -Si 电池,转换效率为10.4%,比功率达1080W /kg ;日本的Ichikawa 等[10]使用柔性树脂薄膜衬底,利用卷带滚动化学气相沉积法在50cm ˑ1km 的树脂基底上制备a -Si /a -SiGe 太阳能电池,效率达到10.1%。

中科院半导体所[11]研制的玻璃衬底非晶硅单结太阳能电池的效率达到11.2%;南开大学[7]研制的双结a -Si 电池组件(20cm ˑ20cm )效率达到9.2%。

虽然非晶硅薄膜太阳能电池得到了广泛的研究和应用。

但是,仍然存在着很多问题:(1)由于光致衰退效应(S -W 效应)存在,使得非晶硅薄膜太阳能电池在太阳光下长时间照射会产生效率的衰减,从而导致整个电池效率的降低;(2)制备过程中,非晶硅的沉积速率低,影响非晶硅薄膜太阳能电池的大规模生产;(3)后续加工困难,如Ag 电极的处理问题;(4)在薄膜沉积过程中存在大量的杂质,如O 2、N 2和C 等,影响薄膜的质量和电池的稳定性。

针对以上问题,未来非晶硅薄膜太阳能电池的研究主要集中:(1)采用优质的底电池I 层材料;(2)向叠层结构电池发展,使用不同禁带宽度的I 层来做成多结的PIN 结构,可以更有效地吸收太阳能光谱以提高电池效率;(3)在保证效率的条件下,开发生产叠层型非晶硅太阳能电池模块技术。

3.1.2多晶硅(poly-Si )为解决非晶硅薄膜太阳能电池的不足,人们采用多晶硅薄膜代替a -SiGe 作为底部电池的材料提高硅基薄膜太阳能电池的性能[12]。

图3是具有多层结构的多晶硅薄膜太阳能电池的结构示意图。

图3多晶硅薄膜太阳能电池结构示意图Fig.3Structure of poly-Si thin-film solar cells多晶硅用作薄膜太阳能电池光电转换材料具有以下优点:(1)在长波段具有高光敏性,对可见光能有效吸收,又具有与晶体硅一样的光照稳定性,是公认的高效、低耗的光伏器件材料;(2)无光致衰退效应,效率比非晶硅要高,而成本远低于单晶硅电池。

多晶硅薄膜的制备方法很多,按成膜过程可分为两类[12]:一类是先制备非晶态材料,再固相晶化为多晶硅,即固相晶化法,它是利用硅烷等原料气体,在PECVD设备中沉积a-Si薄膜,再通过热处理将a-Si薄膜转化为多晶硅薄膜;另一类是直接在衬底上沉积多晶硅薄膜,包括等离子体增强法、热丝法和低气压法等。

美国Astropower公司[13]采用液相外延法制备的多晶硅薄膜太阳能电池的效率达到12.2%;Kaneka 公司[14]设计的多晶硅薄膜电池的效率已达10.7%;Morikawa等[14]制备出效率高达16%的多晶硅薄膜太阳能电池;日本三菱公司[14]制备的多晶硅薄膜太阳能电池效率达到16.4%;德国费莱堡太阳能研究[14]所采用区域结晶技术在硅衬底上制备的多晶硅薄膜电池转换效率为19%。

河北保定英利集团生产的太阳能电池多晶硅电池片效率已达15%;北京太阳能研究所[13]采用快速热CVD技术,在模拟陶瓷衬底的电池效率达到10.1%。

多晶硅薄膜太阳能电池在提高电池效率、节约能源和大幅度降低成本方面都具有极其诱人的前景。

目前,国内由于对多晶硅薄膜材料的研究还不够深入,膜生长技术还在探索,薄膜多晶方式在原理上的研究还在探讨阶段,致使多晶硅薄膜太阳能电池还处于实验室阶段。

3.2多元化合物材料3.2.1碲化镉(CdTe)CdTe作为光电转换材料用于太阳能电池始于20世纪70年代,在单晶CdTe上蒸发CdS薄膜所制备的电池转换效率达到10%。

其后,Yamayushi 等[12]在CdTe单晶上外延沉积CdS,得到效率12%的太阳能电池。

CdTe属于II-VI族化合物,具有以下特点:(1)CdTe带隙为1.5eV,与太阳光谱很匹配,属于直接跃迁型,对可见光的吸收系数大于105/cm,厚度1μm 的薄膜足以吸收大于CdTe禁带能量的辐射能量的99%;(2)在500ħ时为稳定的固相,高温下生成的CdTe略富Te,Cd空位使其成为本征P型,作为吸收层,光生载流子正好是迁移率较高的电子;(3)CdTe 或Cd和Te均可作为制备CdTe薄膜的原料,高纯度CdTe薄膜比较容易制备;(4)CdTe键离子性强,导热性、化学稳定性好,性能不易退化。

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