薄膜太阳能电池发展概况

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薄膜太阳能电池发展概况

摘要:文章综述了目前几种主流薄膜太阳能电池技术的发展状况,包括硅基薄膜太阳电池,铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池、碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池。对每种技术的制备工艺、研究现状以及应用前景作了简要地介绍。

关键词:薄膜太阳能电池硅CdTe CIGS

1.引言

如今,在煤、石油、天然气等能源日益枯竭和环境污染日益加剧背景下,太阳能以其可再生、无污染的独特优势得到了人们广泛的关注。而将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制也得到了迅速发展。目前以单晶硅/多晶硅电池为主的晶体硅太阳能电池经过多年发展,工艺成熟,具有相对较高的转换效率,已经得到了大规模的运用。但由于受到硅材料耗用多和提纯技术的限制,成本比较高,很难再提高转化效率或降低成本。与之相比,薄膜太阳能电池只需几μm的厚度就能实现光电转换, 原材料消耗少,且便于大面积连续生产,能耗回收期短,因此研究越来越广泛,成本不断下降,具有广阔的发展前景[1]。

目前, 主流的薄膜太阳电池技术包括硅基薄膜电池、铜铟镓硒薄膜电池、碲化镉薄膜电池等。本文将对上述薄膜电池的制备工艺、研究现状以及应用前景进行介绍。

2.硅基薄膜太阳电池

硅基薄膜太阳电池除了具有薄膜电池共有的省材、便于大面积连续生产等优势外, 还具有原材料丰富、无毒、无污染、能耗低等优点, 是当前薄膜太阳电池的重要研发方向。

2.1 非晶硅(a-Si)薄膜太阳电池

1976年RCA实验室的Carlson和Wronski C.R利用氢化非晶硅制作出了第一个非晶硅太阳能电池,其后的八十年代至九十年代初, 非晶硅太阳能电池的发展经历了一个调整、完善和提高的过程, 增强了太阳能电池的稳定化效率,九十年代中期, 技术得到更大的突破,从而出现了大规模产业化的高潮[2]。

简单地说, 非晶硅薄膜电池就是把一层很薄的非晶态气体硅沉积在玻璃、特种塑料、陶瓷、不锈钢等衬底材料上制成的。由于衬底材料价格低廉,硅薄膜厚度不到1μm, 且制作工艺为低温工艺(100 ℃~300 ℃),生产过程中耗电量小,因此制造成本低廉, 是世界各国竞相研究应用的热点。目前,非晶硅薄膜电池的制备技术包括反应溅射法、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD) 、低压化学气相沉积法(LPCVD) 等,制成的非晶硅薄膜经过不同的电池工艺过程可分别制得单结电池和叠层光伏电池。比较普遍的非晶硅电池结构为PiN结构,它是在衬底上先沉积一层掺磷的N型非晶硅,再

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