薄膜太阳能电池
薄膜太阳能电池的优缺点
薄膜型太阳能电池的优缺点3.4 薄膜型太阳能电池薄膜型太阳能电池由于使用材料较少，就每一模块的成本而言比起堆积型太阳能电池有着明显的减少，制造程序上所需的能量也较堆积型太阳能电池来的小，它同时也拥有整合型式的连接模块，如此一来便可省下了独立模块所需在固定和内部连接的成本。
未来薄膜型太阳能电池将可能会取代现今一般常用硅太阳能电池，而成为市场主流。
非晶硅太阳能电池与单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的最主要差异是材料的不同，单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的材料都疏，而非晶硅太阳能电池的材料则是SiH4，因为材料的不同而使非晶硅太阳能电池的构造与晶硅太阳能电池稍有不同。
SiH4 最大的优点为吸光效果及光导效果都很好，但其电气特性类似绝缘体，与硅的半导体特性相差甚远，因此最初认为SiH4 是不适合的材料。
但在1970年代科学家克服了这个问题，不久后美国的RCA制造出第一个非晶硅太阳能电池。
虽然SiH4 吸光效果及光导效果都很好，但由于其结晶构造比多晶硅太阳能电池差，所以悬浮键的问题比多晶硅太阳能电池还严重，自由电子与电洞复合的速率非常快；此外SiH4 的结晶构造不规则会阻碍电子与电洞的移动使得扩散范围变短。
基于以上两个因素，因此当光照射在SiH4上产生电子电洞对后，必须尽快将电子与电洞分离，才能有效产生光电效应。
所以非晶硅太阳能电池大多做得很薄，以减少自由电子与电洞复合。
由于SiH4的吸光效果很好，虽然非晶硅太阳能电池做得很薄，仍然可以吸收大部分的光。
非晶硅薄膜型太阳能电池的结构不同于一般硅太阳能电池，如图9 所示，其主要可分为三层，上层为非常薄（约为0.008微米）且具有高掺杂浓度的P＋；中间一层则是较厚（0.5∼1 微米）的纯质层（Intrinsic layer），但纯质层一般而言通常都不会是完全的纯质（Intrinsic），而是掺杂浓度较低的n 型材料；最下面一层则是较薄（0.02 微米）的n。
薄膜太阳能电池的分类与发展历史
1998年德国费莱堡太阳能系统研究所制得的GaAs太阳能电池转换效率为24.2%，为欧洲记录。首次制备的GaInP电池转换效率为14.7%。另外，该研究所还采用堆叠结构制备GaAs，Gasb电池，该电池是将两个独立的电池堆叠在一起，GaAs作为上电池，下电池用的是Gasb，所得到的电池效率达到31.1%。
碲化镉太阳能电池
CdTe是Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，带隙1.5eV，与太阳光谱非常匹配，最适合于光电能量转换，是一种良好的PV材料，具有很高的理论效率（28%），性能很稳定，一直被光伏界看重，是技术上发展较快的一种薄膜电池。碲化镉容易沉积成大面积的薄膜，沉积速率也高。CdTe薄膜太阳电池通常以CdS ／CdT e异质结为基础。尽管CdS和CdTe和晶格常数相差10%，但它们组成的异质结电学性能优良，制成的太阳电池的填充因子高达F F =0.75。
制备CdTe多晶薄膜的多种工艺和技术已经开发出来，如近空间升华、电沉积、PVD、CVD、CBD、丝网印刷、溅射、真空蒸发等。丝网印刷烧结法：由含CdTe、CdS浆料进行丝网印刷CdTe、CdS 膜，然后在600～700℃可控气氛下进行热处理1h 得大晶粒薄膜. 近空间升华法：采用玻璃作衬底，衬底温度500～600℃，沉积速率10μm/min. 真空蒸发法：将CdTe 从约700℃加热钳埚中升华，冷凝在300～400℃衬底上，典型沉积速率1nm/s. 以CdTe 吸收层，CdS 作窗口层半导体异质结电池的典型结构：减反射膜/玻璃/（SnO2:F）/CdS/P-CdTe/背电极。电池的实验室效率不断攀升，最近突16%。20世纪90年代初，CdTe电池已实现了规模化生产，但市场发展缓慢，市场份额一直徘徊在1%左右。商业化电池效率平均族化合物半导体材料，其能隙为1.4eV，正好为高吸收率太阳光的值，与太阳光谱的匹配较适合，且能耐高温，在250℃的条件下，光电转换性能仍很良好，其最高光电转换效率约30%，特别适合做高温聚光太阳电池。
薄膜太阳能电池封装工艺简介
薄膜太阳能电池封装工艺简介概述薄膜太阳能电池作为一种高效、轻薄、柔性的太阳能电池，已经在能源领域得到广泛应用。
其中，薄膜太阳能电池封装工艺是整个生产过程中非常重要的一部分，它是将薄膜太阳能电池片与封装材料合理结合，以保护电池片，并提高电池的稳定性和效率的过程。
本文将介绍薄膜太阳能电池封装的基本工艺和流程。
薄膜太阳能电池封装工艺流程薄膜太阳能电池封装工艺包括以下几个主要步骤：1.准备工作：对薄膜太阳能电池片进行检查，确保其质量符合要求。
同时，准备好所需的封装材料，如背电极、背板、封装胶等。
2.封装背电极：将背电极粘贴在薄膜太阳能电池片的背面，以提供电流的传导和连接功能。
背电极的粘贴需要使用特殊的胶水，确保背电极与电池片之间无空隙。
3.安装背板：将背板固定在背电极上，以保护电池片，并提供良好的支撑。
背板通常采用耐候性较好的材料，如塑料或金属。
4.填充封装胶：在背板上涂覆一层封装胶，将封装胶均匀地涂抹在整个背板上，确保电池片能够被充分覆盖。
封装胶的材料可根据具体需求选择，常见的有有机硅、聚氨酯等。
5.封装胶固化：待封装胶涂覆完毕后，需要将其进行固化，以提高胶水的稳定性。
固化的方法可以是自然固化或烘箱固化，根据具体工艺和生产需求进行选择。
6.切割：将已固化的薄膜太阳能电池进行切割，得到所需尺寸的电池片。
切割时需要注意切口的平整和尺寸的一致性，以保证后续组装的顺利进行。
7.电池片测试：对切割好的电池片进行测试，检查其光电性能和其他关键指标是否符合要求。
测试的方法可以是电流-电压曲线测试、光谱响应测试等。
8.组装：根据具体的产品需求，将电池片与其他组件进行组装，如连接导线、安装支架等。
组装工艺需要严格控制每个环节的精度和质量，确保组装的稳定性和可靠性。
9.封装测试：对已组装好的薄膜太阳能电池组件进行全面的测试，包括电池组件的电性能、机械性能等。
测试结果将直接影响组件的质量和性能。
结论薄膜太阳能电池封装工艺是保护和提升电池性能的关键环节，它涉及多个步骤和工艺参数的控制。
CIGS薄膜太阳能电池简要介绍和发展现状
汇报人：XX
目 录
• CIGS薄膜太阳能电池概述 • CIGS薄膜太阳能电池发展历程 • CIGS薄膜太阳能电池制备技术 • CIGS薄膜太阳能电池性能评价 • CIGS薄膜太阳能电池应用领域拓展 • CIGS薄膜太阳能电池产业发展现状及挑战 • 总结与展望
01
CIGS薄膜太阳能电池概述
定义与基本原理
CIGS薄膜太阳能电池定义
CIGS是铜铟镓硒（CuInGaSe2）的缩写，是一种基于多元化合物半导体的薄 膜太阳能电池。
工作原理
CIGS薄膜太阳能电池利用光电效应，将光能转换为电能。当太阳光照射到电池 表面时，光子被吸收并激发出电子-空穴对，在内建电场作用下分离并收集到电 极上，从而产生电流。
优点
工艺简单，成本低，适用于大面积生产。
缺点
薄膜质量受喷涂工艺和热处理条件等因素影响， 难以控制。
不同制备方法比较
真空蒸发法与电化学沉积法比较
真空蒸发法制备的薄膜质量较高，但设备成本高；电化学沉积法设备简单，成本 低，但沉积速率较慢。
喷涂热解法与前两者比较
喷涂热解法工艺简单，成本低，适用于大面积生产，但薄膜质量相对较难控制。 在实际应用中，可根据具体需求和条件选择合适的制备方法。
器件结构
初步构建CIGS薄膜太阳能电池的 器件结构，研究各层之间的相互 影响。
实验室规模制备
在实验室规模下，制备出小面积 的CIGS薄膜太阳能电池，并对其 性能进行评估。
技术突破与产业化进程
01
02
03
大面积制备技术
突破大面积均匀制备CIGS 薄膜的技术难题，为产业 化奠定基础。
转换效率提升
通过优化材料组成、改进 制备工艺等方式，不断提 高CIGS薄膜太阳能电池的 转换效率。
晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。
晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。
【摘要】晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池是目前主流的太阳能电池技术。
晶体硅太阳能电池采用单晶硅或多晶硅制成，具有高转换效率和较长寿命的特点，广泛应用于家用光伏发电系统和大型光伏电站。
制造成本高和生产过程能耗大是其主要缺点。
薄膜太阳能电池利用薄膜材料制成，具有灵活性和轻便性，适用于建筑一体化等特殊场景。
但是转换效率较低，使用寿命短。
比较晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池的效率、成本、适用场景等方面可见各有优劣。
未来，随着技术的进步和成本的下降，晶体硅和薄膜太阳能电池将继续发展，为清洁能源产业注入新动力。
【关键词】晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、原理、特点、应用、优缺点、比较、发展前景、总结。
1. 引言1.1 太阳能电池简介太阳能电池，也称为光伏电池，是一种能够将太阳能转化为电能的设备。
它是利用半导体材料的光电效应将太阳辐射直接转换为直流电的装置。
太阳能电池是清洁能源中的重要组成部分，具有环保、可再生和低碳的特点。
太阳能电池的核心部件是光伏电池片，其主要材料包括硅、硒化镉、铜铟镓硒等。
目前市场上主要有晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池两类。
晶体硅太阳能电池具有较高的转换效率和稳定性，是目前主流的太阳能电池技术；而薄膜太阳能电池则具有柔性、轻便和生产成本低的优势。
太阳能电池的应用领域广泛，包括家用光伏发电系统、工业和商业用途，以及航天航空领域等。
随着太阳能产业的快速发展，太阳能电池的效率和成本不断提升，未来将在能源领域扮演越来越重要的角色。
1.2 晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池介绍晶体硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池技术之一。
它由大面积的单晶硅或多晶硅材料组成，通过将硅材料加工成光伏电池片并组装成电池组，从而将太阳能转化为电能。
晶体硅太阳能电池具有转换效率高、稳定性好、寿命长等优点，被广泛应用于屋顶光伏发电、太阳能光伏电站等领域。
薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池技术，采用薄膜材料作为光伏电池片，相比于晶体硅太阳能电池，薄膜太阳能电池具有重量轻、柔软性好、制造成本低等优点。
薄膜太阳能电池技术
薄膜太阳能电池技术
薄膜太阳能电池技术是一种太阳能电池的制造技术。
与传统的硅基太阳能电池相比，薄膜太阳能电池采用了更薄、更轻的材料来制造电池片。
薄膜太阳能电池技术具有以下特点：
1.轻薄柔性：薄膜太阳能电池使用的是薄膜材料，相对于硅基太阳能电池的玻璃基底，薄膜太阳能电池更轻薄，也更柔性，可以适应弯曲和复杂的表面形状。
2.成本低：薄膜太阳能电池制造过程相对简单，不需要高温和高真空条件，可以以较低的成本大规模生产。
3.高温稳定性：薄膜太阳能电池具有较好的高温稳定性，相对于硅基太阳能电池，在高温环境下性能衰减较小。
4.良好的低光强效果：薄膜太阳能电池对于低光强度环境有较好的适应能力，相对于硅基太阳能电池，在阴天或弱光条件下也能产生较高的电能输出。
薄膜太阳能电池技术目前有几种不同材料的薄膜电池，包括硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池、半导体量子点薄膜太阳能电池等。
每种薄膜材料都有其独特的特性和应用领域。
薄膜太阳能电池技术在光伏发电领域得到广泛应用，并且不断进行研发和改进，以提高效率、降低成本，推动太阳能产业的发展。
太阳能电池的分类
太阳能电池的分类以太阳能电池的分类为标题，我们来详细介绍一下太阳能电池的不同种类和特点。
一、单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是最早被应用于太阳能发电领域的一种电池。
它的特点是具有较高的转换效率和较好的稳定性。
单晶硅太阳能电池由单个晶体生长而成，因此晶体结构完整，能够充分吸收光能，并将其转化为电能。
单晶硅太阳能电池的缺点是生产成本较高，制造过程相对复杂。
二、多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是由多个晶体片拼接而成的。
相比于单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池的制造过程更简单，成本更低。
然而，由于晶体之间存在晶界，多晶硅太阳能电池的转换效率相对较低，稳定性也略差。
三、薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是一种采用薄膜材料制造的太阳能电池。
薄膜太阳能电池的制造工艺相对简单，成本较低。
薄膜太阳能电池的转换效率相对较低，但在低光照条件下性能表现较好。
薄膜太阳能电池还具有柔性，可以应用于更多的场景，例如建筑物外墙、车顶等。
四、有机太阳能电池有机太阳能电池是利用有机半导体材料制造的一种太阳能电池。
有机太阳能电池具有制造工艺简单、成本低廉的特点。
然而，由于有机材料的稳定性较差，有机太阳能电池的寿命相对较短，转换效率也较低。
目前，有机太阳能电池主要用于一些小型设备的供电，如智能手表、智能眼镜等。
五、钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是近年来新兴的一种太阳能电池技术。
它利用钙钛矿材料作为光敏层，具有较高的转换效率和较好的稳定性。
钙钛矿太阳能电池的制造工艺相对简单，可以采用低成本的生产方法。
然而，目前钙钛矿太阳能电池的寿命和稳定性仍然存在一定问题，需要进一步改进和研究。
六、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吸收光能并将其转化为电能的太阳能电池。
染料敏化太阳能电池具有制造工艺简单、成本低廉的特点。
然而，染料敏化太阳能电池的转换效率相对较低，稳定性也较差。
目前，染料敏化太阳能电池主要用于一些低功率应用，如电子设备的充电等。
太阳能电池板的分类及特点详细介绍
太阳能电池板的分类及特点详细介绍太阳能电池板是一种将太阳能转化为电能的装置，广泛应用于太阳能发电系统中。
太阳能电池板根据不同的材料和工艺，可以分为单晶硅、多晶硅、薄膜和有机太阳能电池板等不同类型。
下面将逐一介绍各种类型的太阳能电池板及其特点。
1.单晶硅太阳能电池板：单晶硅太阳能电池板由单晶硅元件组成，具有高效能转化率和较高的稳定性。
其制造过程中采用了较高的温度和气氛，因此成本相对较高。
单晶硅太阳能电池板的特点包括高效率、较长的使用寿命和良好的稳定性，但其能量密度较低，故面积较大。
2.多晶硅太阳能电池板：多晶硅太阳能电池板以多晶硅元件制成，制造过程简单，因此成本相对较低。
多晶硅太阳能电池板的特点包括性价比高、适用于大规模生产和可塑性强。
然而，多晶硅太阳能电池板的转化效率较低，且在高温环境下性能容易衰减。
3.薄膜太阳能电池板：薄膜太阳能电池板由柔性材料上的薄膜组成，可以分为非晶硅薄膜、铜铟镓硒薄膜（CIGS）和碲化铟镓薄膜（CIG）等。
薄膜太阳能电池板具有重量轻、可弯曲性强等特点，可以应用于曲面建筑物和可穿戴设备中。
然而，薄膜太阳能电池板的转化效率一般较低，且使用寿命有限。
4.有机太阳能电池板：有机太阳能电池板由有机材料构成，具有低成本、柔性和轻质等优点。
有机太阳能电池板的制造工艺相对简单且环境友好。
然而，有机太阳能电池板的转化效率较低，且在高温和潮湿环境下易受到损坏。
总体而言，太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置，根据不同的材料和工艺，可以分为单晶硅、多晶硅、薄膜和有机太阳能电池板等不同类型。
每种类型的太阳能电池板都有其独特的特点和应用场景。
单晶硅太阳能电池板具有高效率和较长的使用寿命，适用于需要高转化效率和稳定性的场合；多晶硅太阳能电池板具有低成本和可塑性强，适用于大规模生产和柔性应用；薄膜太阳能电池板具有重量轻、可弯曲性强的特点，适用于曲面建筑物和可穿戴设备；有机太阳能电池板具有低成本和环境友好的特点，适用于柔性和轻质应用。
薄膜太阳能电池材料
薄膜太阳能电池是一种相对传统的太阳能电池技术，采用薄膜材料作为光电转换层。
以下是几种常用的薄膜太阳能电池材料：
1. 硅薄膜太阳能电池（a-Si）：硅薄膜太阳能电池使用非晶硅（amorphous silicon）作为光电转换层。
它具有较低的成本和较高的灵活性，可适应多种形状和表面。
然而，它的转换效率相对较低。
2. 铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）：铜铟镓硒薄膜太阳能电池使用铜（Cu）、铟（In）、镓（Ga）和硒（Se）等元素的化合物作为光电转换层。
它具有较高的转换效率和较好的光吸收性能，但制造过程较复杂。
3. 铜铟硒薄膜太阳能电池（CIS）：铜铟硒薄膜太阳能电池使用铜（Cu）、铟（In）和硒（Se）等元素的化合物作为光电转换层。
它与CIGS材料相似，但在元素比例和晶体结构上略有不同。
4. 钙钛矿薄膜太阳能电池（Perovskite）：钙钛矿薄膜太阳能电池使用钙钛矿材料作为光电转换层。
这种材料具有良好的光吸收性能和较高的转换效率，并且制造成本较低。
然而，
稳定性和耐久性是目前钙钛矿太阳能电池面临的挑战之一。
这些薄膜太阳能电池材料具有不同的特点和应用情况，选择适当的材料取决于具体的需求和预算。
此外，还有其他一些薄膜太阳能电池材料正在研究和开发中，以提高转换效率和降低成本。
薄膜太阳能电池
专粘幻新材料——材料科学qi￡edezincoiZioocaiZiao凫ezMe其他许多领域，被称为21世纪的绿色能源。
太阳能占地球总量的99％以上，是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何环境污染。
为了充分有效地利用太阳能，人们开发了多种太阳能材料。
按性能和用途大体上可以分为光热转换材料、光电转换材料、光化学能转换材料和光能调控变色材料等。
太阳能利用的水平，最终取决于太阳能材料的发展水平。
太阳能电池是利用太阳光与材料相互作用直接产生电能，是对环境无污染的可再生能源。
太阳能电池的应用可以解决人类社会发展在能源需求方面的三个问题：一是开发宇宙空间所需的连续不断的能源；二是地面一次能源的获得，解决目前地面能源面临的矿物燃料资源减少与环境污染的问题，三是日益发展的消费电子产品随时随地供电问题。
太阳能电池在使用中不释放包括00：在内的任何气体，这对改善生态环境、缓解温室气体的有害作用具有重要意义。
太阳能电池的出现和发展，标志着人类利用太阳能达到了一个新的发展阶段。
根据应用，可以将太阳能电池分为空间用太阳能电池与地面用太阳能电池两大类。
空间用太阳能电池要求耐辐射、转换效率高、单位电能所需的量小。
地面用太阳能电池又可以分为电源用太阳能电池与消费电子产品用太阳能电池，电源用太阳能电池要求发电成本低、转换效率高；消费电子用太阳能电池则要求薄而小、可靠性高等性能。
太阳能电池发电的原理是基于光伏效应，由太阳光的光量子与材料的相互作用而产生电势，用来产生光伏效应的材料只有半导体材料。
按化学组成及产生电力的方式，太阳能电池又可以分为无机太阳能电池、有机太阳能电池和光化学电池。
制作太阳能电池所用的半导体材料有元素半导体、化合物半导体和各种固溶体。
太阳能电池材料主要有：单晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜、铜铟硒薄膜、碲化镉薄膜和砷化镓薄膜等。
对太阳能电池材料有如下一些要求：(1)要充分利用太阳能辐射，即半导体材料的禁带不能太宽，否则太阳能辐射利用率太低。
薄膜和晶体硅太阳能电池板的区别
Nuna 6于2011年7月推出，是Nuna系列的最新款。它的1690个单晶硅太阳能电池外壳面积达6m2。电池与21kg的锂电池共同使用。Nuna的太阳能电池的效率为22%。Nuna 6重145kg，比前一代轻了许多。
其他的优势包括耐热性和低安装成本。而且考虑到废弃/循环利用的时间，硅对环境更友好。
缺点在于，就初始成本而言，晶体硅是最贵的太阳能组件。而且太阳能吸收因数很低，材料很脆且易碎。
而薄膜太阳能电池比老式晶体硅太阳能电池更便宜，可以在薄硅片上制备，更灵活且更容易处理。而且和晶体硅相比，不容易受外界冲击而损害。
薄膜和晶体硅太阳能电池板的区别(2)
薄膜太阳能电池板
即使采用废弃硅片，考虑到其效率水平，硅晶圆并不一定成本低廉。薄膜太阳能电池比传统太阳能电池板更便宜，但效率也更低，光伏转换率在20%-30%之间。
根据所采用的材料不同，典型的薄膜太阳能电池可分为以下四类：非晶硅(a-Si)和薄膜硅(TF-Si);碲化镉(CdTe);铜铟镓硒(CIS 或CIGS)和染料敏化太阳能电池(DSC)加上其他天然材料。
太阳能简介
如果来源可靠的话，是法国物理学家贝克勒尔(Alexandre-Edmond Becquerel) 在1839年无意中在放置在光线下的导电液体中操作电极，从而发现了光伏作用。美国发明家Charles Fritts在1883年左右首次制备了光伏太阳能电池。他的方法是在在硒表面镀上一层薄薄的金，制成的电池的最高效率只有不到1%。当然硒和金的成本很高，这让他的成就打了一些折扣。
薄膜和晶体硅太阳能电池板的区别
太阳能电池由来已久，但很长一段时间内仍处于研发阶段。当阳光照射到太阳能电池上时，会产生电荷，出现光伏效应。电荷数量取决于多个因素：电池材料(硅、薄膜等)、电池面积(更大的电池面积意味着更多单个电池可转化为更多电压或电流)以及光源的质量。最高效和最有吸引力的光源就是容易获得且无需成本太阳。
什么是薄膜太阳能电池？薄膜太阳能电池有什么特点
什么是薄膜太阳能电池？薄膜太阳能电池
有什么特点
什么是薄膜太阳能电池?薄膜太阳能电池是缓解能源危机的新型光伏器件。
薄膜太阳能电池可以使用在价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造，形成可出现电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高可以达13%。
薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。
薄膜太阳能电池有什么特点?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μm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.相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳) 2.照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少 3.有较佳的功率温度系数 4.较佳的光传输 5.较高的累积发电量 6.只需少量的硅原料7.没有内部电路短路问题(联机已经在串联电池制造时内建)8.厚度较晶圆太阳能电池薄。
薄膜太阳能电池(thin film solar cell)
Dye-Sensitized Solar Cell
数据源：BP 2002、World Nuclear Association
微晶硅(nc-Si，uc-Si)
微晶硅其实是非晶硅的改良材料，其结构介于非晶硅和晶 体硅之间，主要是在非晶体结构中具有微小的晶体粒子， 因此同时具有非晶硅容易薄膜化，制程便宜的特性，以及 晶体硅吸收光谱广，且不易出现光劣化效应的优点，转换 效率也较高。目前已有将a-Si和nc-Si迭层后制成的薄膜太 阳能电池商品(由日本Sanyo研发成功)，可镀膜在一般窗户 玻璃上，透光的同时仍可发电，因此业界广泛看好将是未 來非晶硅材料薄膜太阳电池的的发展主流。
High absorption
“Light trapping” arrangement with rough interfaces and dielectric mirrors
Need of raw material
Thin-film solar cells
非晶硅薄膜太阳电池制造流程
非晶硅薄膜太阳电池制造流程 (玻璃基材)
太阳能电池市场现况
太阳能电池效率演进
非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si)
是发展最完整的薄膜式太阳能电池。其结构通常为p-i-n（或 n-i-p）偶及型式，p层跟n层主要座为建立内部电场，I层则由 非晶系硅构成。非晶硅的优点在于对于可见光谱的吸光能力很 强，而且利用溅镀或是化学气相沉积方式生成薄膜的生产方式 成熟且成本低廉，材料成本相对于其他化合物半导体材料也便 宜许多；不过缺点则有转换效率低(约5~7%)，以及会产生严重 的光劣化现象的问题，因此无法打入太阳能发电市场，而多应 用于小功率的消费性电子产品市场。不过在新一代的非晶硅多 接面太阳能电池(MultijuctionCell)已经能够大幅改善纯非晶 硅太阳电池的缺点，转换效率可提升到6~8%，使用寿命也获得 提升。未來在具有成本低廉的优势之下，仍将是未來薄膜太阳 能电池的主流之一。
薄膜太阳能电池结构
薄膜太阳能电池结构
薄膜太阳能电池啊，你可以想象它就像是一片超能力的“光能捕捉薄饼”。
咱们一层一层地来看：
最上面那层，就像是透明的盾牌：它通常是块玻璃或者透明塑料膜，硬邦邦或者软绵绵的，但都能让光线畅通无阻地穿透进来，同时还得防风挡雨，保护里面的“宝贝”。
紧挨着的是隐形电线网：这层是透明的，但是能导电，就像一层看不见的电网，专门等着捕捉那些被激活乱跑的小电子，把它们导向正确的地方。
中间那层，是整块薄饼的心脏：这里用的是些特殊材料，比如非晶硅、碲化镉之类的，它们对光特别敏感，就像饿坏了的小孩见到食物，一碰到阳光就兴奋起来，开始蹦跶，产生能量。
下面接着是电子的“高速路”：这层用金属制成，是电子的专用通道，让它们能一路顺畅地跑到电池外面，形成我们能用的电。
最底层，是支撑和保护的基石：像一块结实的后盾，可能是硬板也可能是软软的膜，保证整个薄饼形状不变，还能防止水分侵入，让电池经久耐用。
整个过程就像是太阳光透过透明盾牌，唤醒了中间那层材料里的小精灵（电子），这些小精灵在隐形电网的指引下，沿着金属通道狂奔，最后变成了我们日常生活中能用的电。
而且因为这薄饼又轻又软，贴哪都行，楼顶、车顶，甚至是背包上，让收集太阳能变得超级灵活。
薄膜太阳能电池的归纳总结
薄膜太阳能电池的归纳总结薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能转换设备，其独特的结构与材料使得其在太阳能领域有着广泛的应用前景。
本文将对薄膜太阳能电池的原理、发展历程、优缺点以及应用领域进行归纳总结。
一、薄膜太阳能电池的原理薄膜太阳能电池是通过几个薄膜层之间的相互作用和能量转换来实现太阳能的转化过程。
它主要由包括透明导电层、n型半导体层、p型半导体层、反射层和背接触层等多个功能层组成。
光线首先穿过透明导电层进入电池，经过吸收层后，光能被转化为电能，并通过导电层输出。
二、薄膜太阳能电池的发展历程薄膜太阳能电池起源于20世纪80年代初，当时主要使用硅薄膜材料。
随着技术的发展，航空航天领域对薄膜太阳能电池的需求促进了其进一步研究与创新。
近年来，薄膜太阳能电池的发展经历了无机材料、有机材料、无机-有机混合材料等多个阶段，并在效率、稳定性和成本方面取得了长足的进步。
三、薄膜太阳能电池的优缺点1. 优点：a. 薄膜太阳能电池相比传统硅晶体太阳能电池更轻薄、柔软，适应于更多的应用场景，如建筑外墙、柔性设备等。
b. 制造过程简单，不需要高温高压的工艺条件，成本较低。
c. 在低光照条件下仍能产生电能，具备良好的低光响应性能。
2. 缺点：a. 效率较传统硅晶体太阳能电池低，尚需要进一步提升。
b. 光电转换过程中存在能量损失，影响系统整体效率。
c. 长期使用中薄膜太阳能电池可能受到环境因素的影响，稳定性有待提升。
四、薄膜太阳能电池的应用领域1. 太阳能建筑集成：薄膜太阳能电池适用于建筑外墙、屋顶、窗户等各种形状的建筑表面，能够与建筑完美融合，实现建筑与能源的高效利用。
2. 移动设备应用：由于薄膜太阳能电池的轻薄柔软特性，使其成为移动设备（如手机、平板电脑、手表等）的理想充电装置，提供便携式、可持续的能源供应。
3. 太阳能汽车：将薄膜太阳能电池应用于汽车车顶、车窗等部位，可实现汽车自身充电，降低能源消耗，为电动汽车提供可持续的动力。
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薄膜太阳能模块结构图
薄膜太阳能模块是由基板、金属层、透明导电层 、电器功能盒、胶合材料、半导体层..等
关于有机薄膜太阳电池
通过对有机薄膜太阳电池的研究，我们绘出了它的原理图如下图并提出了改进意见。
改进意见：
（1）在有机薄膜光电池的吸收层镀上紫外光吸收薄膜可以
有效降低其光电转换效率的衰减。
.
（2）优化电极材料，对电极的表面修饰，形成良好的欧姆接
安全可靠
太阳能 风能 潮汐能 地热能 对流能 水能
发展现状
2006年 370MW
2007年 445MW
• 增长120%
2008年 988.8MW
• 增长122%
2009年 19.8%
占太阳能电池的
我国高度重视太阳能电池技术的研发和产业化，与国际先进水平差距逐步缩小， 积极有序地发展。截至2008年底，我国已建成并投产的14家薄膜太阳能电池企 业的产能约达125.9MW，年产量约为46MW。截止2009年底，已开工建设和 已开展前期工作宣布建设的薄膜太阳能电池项目将近40个，按其规划，2014年 前全部建成后的产能将高达约4000MW。
触，最大限度地减少电子和空穴在传输过程中的损耗。
（3）寻找合适的电子和空穴传输材料，保证电子空穴对能够有效地分离和传导， 降低电子空穴对传输过程中的复合和耗散几率。 （4）采用光敏小分子掺杂，提高载流子的收集效率。 （5）寻找叠层结构最优的层数，继续探索修饰层的优化方式。太阳光光谱可以 分成连续的若干部分，采用能带宽度与各部分有最好匹配的材料做成电池，并按 能隙从大到小的顺序从外向内叠合起来，让波长短的光被宽隙材料电池利用，波 长较长的光能够透射进去让较窄能隙材料电池利用，最大限度地将光能变成电能。 通过这样的叠层结构，一方面太阳光的各个波段的光可以被很好地吸收，另一方 面，由于器件之间的耦合效应，可以使电池的效率大大提高。 （6）在有机薄膜太阳电池结构中采用了“级联结构”，在两种不同特性的薄膜 太阳电池叠层之间加入了一层TiOx，更有利于收集及传输电子。
应用“薄膜光伏”在 光伏发电技术上的改
进
指导老师：韩宏伟教授，成员：林健哲王晖米仁杰
L/O/G/O
主要内容
1
薄膜太阳能电池介绍
2
项目进展情况
3
已经取得的成果，实物
4
目前存在问题
5
下阶段研究计划及主要施
背景介绍
存储量有限不可再生能源 产物对环境造成影响 不安全
石油 煤炭 天然气 核能
可再生 清洁无污染
关于多元化合物薄膜太阳电池
多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫 化镉、硫化镉及铜铟硒薄膜电池等。我们对其进行分析后认为有前景的研究方向 应该是合成具有电子给体和电子受体两项功能的新型导电聚合物，或对现有导电 聚合物薄膜电池进行界面修饰，或是控制聚合物光活性层材料的厚度使其接近生 激子的扩散长度，或发展多层异质结结构等，提高聚合物薄膜电池的转换效率。
左图为该薄膜太阳能电池，右图为利用该电 池和设计的应急手机充电器系统。
左图为硅基太阳能电池小车，右图为薄膜太 阳能电池小车
4.目前存在问题
1.关于有机薄膜太阳电池 有机薄膜太阳电池具有成本低、重量轻、产品柔软、设计自由度高和
可大面积制备等特点，，但其与硅基薄膜太阳电池相比，转换效率和 稳定性较低，具体问题为： （1）有机太阳电池与无机太阳电池载流子的产生过程有很大的不同。 有机高分子的光生载流子不是直接通过吸收光子产生，而是先产生激 子，然后再通过激子的离解产生自由载流子，这样形成的载流子容易 成对复合，最后使光电流降低. （2）共轭聚合物掺杂均为高浓度掺杂，这样虽能保证材料具有较高的 电导率，但载流子的寿命与掺杂浓度成反比，随着掺杂浓度的提高， 光生载流子的增大，电池的光电转换效率很低。 2.关于实物动手阶段的问题 我们虽初步动手做出了实体有机薄膜太阳能电池，但是还有好多不完 善的地方，如工艺成本高，稳定性不好，还要进很多的改进。由于我 们之前从未有过类似的实验室经历，更没有类似的经验，所以大家一 度感到无从下手。后来我们先去指导老师的实验室进行锻炼，看研究 生学长学姐怎么进行实验室工作阶段的，在学习中逐渐提高自己的动 手能力。实验室动手阶段后，我们还要加强学习，争取进一步改进到 位。
薄膜太阳能电池的分类
非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si) 微晶硅(Nanocrystalline Silicon，nc-Si，Microcrystalline Silicon，mc-Si) 化合物半导体II-IV 族（CdS、CdTe、CuInSe2） 色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell) 有机导电高分子(Organic/polymer solar cells)
薄膜太阳能电池的特色
1.相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳) 2.没有内部电路短路问题 3.照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少 4.有较佳的功率温度系数 5.较高的累积发电量 6.只需少量的原料,成本低 7.较佳的光传输 8.厚度较传统太阳能电池薄 9.材料供应来源广 10.可与建材整合性运用(BIPV)
改进说明了其光电转换效率的衰减。
改进了它的封装，采用了UV固化聚合物，重 量轻，柔韧性好，保证了很高的耐用性。该封 装聚合物主要包括EVA和含氟聚合物ETEE（ 高耐力的ETEE是具有很强透光性的聚合物） ，聚合物层压，不易破裂（无玻璃材料），防 潮，耐用重量轻，抗撞击，便于携带和使用。
（２）采用增强聚光系统和跟踪装置等技术, 提高太阳电 池电源系统的输出功率, 减少太阳电池单体的用量。基于 此想法，我们运用自动控制的知识设计了一个自动跟踪式 太阳电池系统，简图如下图所示
实物展示，结合我们的改进意见，我们自己动手 改进了一款柔性薄膜太阳能电池，并且将其应用 在应急手机充电器和小车上，见下图示：
宏观总体上对太阳能电池的改进意见
（１）降低材料成本，选用尽可能的廉价的薄膜材料，取 代昂贵的单晶硅材料制造太阳电池。例如选用有机聚合物 薄膜 ，比如电池中的电子供体材料选用聚苯撑乙烯撑类( PPVs) 、聚噻吩类( PThs) 、聚苯胺等，电子受体材料 选用有聚合物受体材料 ( CN-PPV、芳杂环类聚合物和梯 形聚合物等) 、有机小分子受体( 富勒烯及其衍生物、酰 亚胺及其衍生物和酸脂等) 、纳米受体材料( 碳纳米管、 TiO2、GaAs、ZnO ) 等。