新型纳米晶太阳能电池介绍
新型纳米晶太阳能电池介绍
南京大学已开发出的新型可见光响应型复合氧化物半导体制备光电极来开发新型可见光响应型太阳电池，在不使用有机染料条件下其太阳光转换率己达到1.0%；从根本上解决了染料敏化太阳电池寿命低且不稳定的弱点。本课题组最新研究结果表明，由多种新型可见光响应型复合氧化物半导体制备的光电极配以少量的染料来敏化电极可获得更高的电流（Jsc）和电压（V oc）而不会影响新型可见光响应型太阳电池的寿命。这是世界上第一次可见光响应型太阳电池的研究。
我们的研究目标是开发新型,高效,低成本的可见光响应型太阳能电池。优化构成新型太阳能电池的各个要素的性能，找出最佳值。最后利用锂离子电池良好的充放电特性将新型可见光响应型太阳能电池产生的电能储存起来。三年后的开发目标为转换效率11%，十年后转换效率提高至15%。力争实现整体生产计划成本4-5元/Wp的目标。最终实现成本3元/Wp 以下的目标。进一步完善新一代太阳能发电技术及储能系统研究的理论和试验体系，为我国提供无尽的能源储备，为我国高技术产业提供具有自主知识产权的高效率、低价格的光转换器件等一系列新产品以及相关的新材料和新技术。
染料敏化太阳电池由染料敏化剂、宽带隙半导体、氧化还原电解质和对电极四个部分构成。目前染料敏化太阳电池的最高能量转化效率为11%，由钌联吡啶配合物、二氧化钛、I-/I3-电对和铂对电极获得。染料敏化太阳电池的效率已经达到了传统的硅半导体电池的水平，与后者相比，前者的制作工艺简单，成本低廉，应用前景更加光明。在硅电池中，半导体硅承担三个重要功能，即吸收光线，承受电子与空穴分离所需的电场，电子的传输。因为同时高效执行这三项任务，半导体材料的纯度必须非常高，这就是基于硅的太阳电池成本昂贵，不能与传统发电方法进行商业竞争的主要原因。相反，染料敏化太阳电池的四个组成部分分别执行不同的功能，对各个部分可以从效率和成本两个方面分别进行优化，降低成本和提高效率的空间很大。
染料敏化太阳电池是由瑞士化学家Michael Gr?tzel首先提出的，他们研究小组可以获得大于10%的效率。我们是除了Gr?tzel研究组以外第一个获得效率大于或者等于10%的研究团体，具有丰富的电池制作和效率优化技术。在染料敏化太阳电池中,由于TiO2本身不能吸收可见光领域的能量(Eg<3.2eV),完全依赖有机染料（光敏染料）来提高吸收太阳光中的可见光。然而有机染料易老化耐热性差,因此带给染料敏化太阳电池寿命低且不稳定等弱点。另外染料的使用使电子跃迁过程复杂,加上和宽带半导体有能级匹配上的困难,降低了光电转化效率,又由于染料的大量使用加大了电池的成本，严重阻碍了其实际的应用。在这种现状下，我们从可见光响应型光电极入手,利用可见光响应型光电极来直接进行光电转化。在世界上首次进行了新型可见光响应型太阳电池的研究，首次成功合成了在可见光领域有活性的氧化物半导体光催化剂，从根本上解决了可见光响应型光电极材料。这一成果已于2001年末在科学界最有影响的杂志Nature上发表（附件），海外媒体对此作了广泛的报道（见附件）。
本课题组用已开发出的这些新型可见光响应型复合氧化物半导体制备光电极来开发新型可见光响应型太阳电池，在不使用有机染料条件下其太阳光转换率己达到1.0%；从根本上解决了染料敏化太阳电池寿命低且不稳定的弱点。本课题组最新研究结果表明，由多种新型可见光响应型复合氧化物半导体制备的光电极配以少量的染料来敏化电极可获得更高的电流（Jsc）和电压（V oc）而不会影响新型可见光响应型太阳电池的寿命。
染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池 物理科学与技术学院化学物理学交叉培养班张玲玲 2011213434 摘要染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池，其主要优势是原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。本文主要从染料敏化太阳能电池的原理和电解质来进行介绍。 关键词染料敏化太阳能电池原理制备 一、染料敏化太阳能电池的基本结构 染料敏化太阳能电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、电极和导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物（TiO2、SnO2、ZnO等），聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为染料敏化太阳能电池的负极。对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间填充的是含有氧化还原电对的电解质，最常用的是I3/I-。 图1染料敏化太阳能电池的基本结构 二、染料敏化太阳能电池的工作原理 当太阳光照射在染料敏化太阳能电池上，染料分子中基态电子被激发，激发态染料分子将电子注入到纳米多孔半导体的导带中，注入到导带中的电子迅速富集到导电玻璃面上，传向外电路，并最终回到对电极上。而由于染料的氧化还原
电位高于氧化还原电解质电对的电位，这时处于氧化态的染料分子随即被还原态的电解质还原。然后氧化态的电解质扩散到对电极上得到电子再生，如此循环，即产生电流。电池的最大电压由氧化物半导体的费米能级和氧化还原电解质电对的电位决定。 图2 染料敏化太阳能电池的工作原理示意图 2.1纳米晶多孔薄膜 作为太阳能电池半导体材料，首要条件为光照下性能稳定。考虑到只有禁带宽度Eg ﹥ 3eV 的宽带隙半导体才满足这一条件，因此可以用作DSC 半导体材料的禁带宽度必须大于3eV 。TiO2禁带宽度为3. 2eV ，是性能最优、使用最广泛的DSC 半导体电极材料。所有的太阳能电池都是依靠光电效应将光能转化为电能． 半导体的截止波长由下式计算: g E 1240g =λ 式中: Eg 为半导体禁带宽度，λg 为半导体的截止吸收波长． 则禁带宽度为3eV 半导体材料截止波长为413 nm ，而太阳光主要分布在可见光区域，而可见光光谱范围为390 ～770 nm ，因此基本不能被吸收． 为了使宽带隙半导体材料能够吸收可见光，必须通过某种方法将截止波长红移至红外区． 吸附于半导体表面的染料可以使半导体的吸收边强烈红移。 2.2染料分子
太阳能电池
太阳能电池及材料研究 引言 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源．也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。为此，人们研制和开发了太阳能电池。制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的大阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：1、半导体材料的禁带不能太宽；②要有较高的光电转换效率：3、材料本身对环境不造成污染； 4、材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料，这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。但随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它村料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。本文简要地综述了太阳能电池的种类及其研究现状，并讨论了太阳能电池的发展及趋势。 1 硅系太阳能电池 1.1 单晶硅太阳能电池 硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是*单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把一13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合．通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过23%，是大值可达23．3％。Kyocera公司制备的大面积（225cm2）单电晶太阳能电池转换效率为19．44%，国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发，研制的平面高效单晶硅电池（2cm X 2cm）转换效率达到19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池（5cm X 5cm）转换效率达8.6%。 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳能电 池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。 1．2 多晶硅薄膜太阳能电池 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们一直没有停止过研究，并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等
优质纳米晶硅薄膜的低温制备技术及其在太阳能电池中的应用进展
收稿日期:2008209211 3基金项目:韩山师范学院青年科研基金资助项目(0503) 作者简介:陈城钊(1975— ),男,广东潮州人,讲师,硕士.第2卷 第4期 材 料 研 究 与 应 用 Vo1.2,No.42008年12月 MA TERIAL S RESEARCH AND APPL ICA TION Dec .2008 文章编号:167329981(2008)0420450205 优质纳米晶硅薄膜的低温制备技术及其 在太阳能电池中的应用进展3 陈城钊1,邱胜桦1,刘翠青1,吴燕丹1,李 平1,余楚迎2,林璇英1,2 (1.韩山师范学院物理与电子工程系,广东潮州 521041;2.汕头大学物理系,广东汕头 515063) 摘 要:纳米晶硅薄膜是集晶体硅材料和氢化非晶硅薄膜优点于一体,可望广泛应用于薄膜太阳能电池、光存储器、发光二极管和薄膜晶体管等光电器件的一种新型功能材料.本文综述低温制备优质纳米晶硅薄膜技术的研究进展及其在薄膜硅太阳能电池上的应用.关键词:纳米晶硅薄膜;太阳能电池;低温制备;进展中图分类号:TM914.4 文献标识码:A 纳米晶硅(nc 2Si ζH )薄膜就是硅的纳米晶粒镶嵌在a 2Si ζH 网络里的一种硅纳米结构.由于它具 有较高的电导率(10-3～10-1Ω-1?cm -1)、宽带隙、高光敏性、高光吸收系数等优良的光电特性而引起学术界的重视.纳米晶硅薄膜同时具备宽带隙和高电导这两种太阳能电池窗口材料所需的优良性质,现已成为研究探索的热门纳米薄膜材料 [1] .除用于 制备薄膜太阳能电池外,在发光二极管、光存储器、隧穿二极管、薄膜晶体管以及单电子晶体管等光电器件方面也有潜在应用 [2] . 1 低温制备纳米晶硅薄膜的技术 为了制备适用于以玻璃为衬底的太阳能电池的 纳米晶硅薄膜,近年来发展了低温(<450℃)制膜技术.按成膜过程可分为两大类:一类是先制备非晶态材料,再固相晶化为纳米晶硅;另一类是直接在玻璃衬底上沉积纳米晶硅薄膜[2] . 1.1 固相晶化法 固相晶化(SPC )法的特点是非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度.低造价太阳能电 池的纳米晶薄膜,一般以廉价的玻璃作衬底,以硅烷气为原材料,用PECVD 法沉积a 2Si ∶H 薄膜,然后再用热处理的方法使其转化为纳米晶硅薄膜.这种方法的优点是能制备大面积的薄膜,可进行原位掺杂,成本低,工艺简单,易于批量生产.常规的高温炉退火、金属诱导晶化、快速热退火、区域熔化再结晶等都属于固相晶化法.1.1.1 常规高温炉退火 该方法是在氮气保护下把非晶硅薄膜放入炉腔内退火,使其由非晶态转变为纳米晶态[3].非晶硅晶化的驱动力是晶相相对于非晶相较低的G ibbs 自由能.固相晶化过程主要由晶核的形成及晶核长大两步完成.形核率和生长速率都受温度的影响,所以纳米晶硅薄膜的晶粒尺寸受温度的影响很大.晶硅薄膜的晶粒尺寸除受温度的影响外,与初始非晶硅膜的结构状况也有密切的关系.有研究者采用“部分掺杂法”来增大晶粒尺寸,即在基底上沉积两层膜,下层进行磷掺杂,作为成核层,上层不掺杂,作为晶体生长层,退火后可获得较大的晶粒[4].1.1.2 金属诱导晶化 金属诱导晶化就是在非晶硅薄膜上镀一层金属
太阳能电池发展现状综述
太阳能电池发展现状综述 摘要：随着社会的发展，传统能源消耗殆尽,能源越来越收到重视。其中发展前景最为广阔的莫过于太阳能。太阳能绿色环保，因此逐渐受到了人们的普遍重视。太阳能已成为新能源领域最具活力的部分，世界各国都致力于发展太阳能。本文主要阐述了太阳能电池的发展历程，太阳能电池的种类，太阳能电池的现状以及发展前景. 关键词：太阳能电池；太阳能电池种类；发展现状； Narration on the Current Situation of Solar Battery Abstract:With the development of society, traditional energy will be used up in a short time.Eneygy are being payed more and more attention.And the solar energy is the most promising.Because of its’environmental protection,it gets widespread attention. Solar energy has become the most vibrant part among the new energy field,and all countrise tried their best to develop solar energy.This article mainly explains the development of solar battery,the types of solar battery,curent situation of solar battery and its’ prospect. Key Words:solar battery; types of solar battery; curent situation of solar battery 1引言 随着经济的发展，能源的重要性日趋凸显。但是石油、煤等不可生起源消耗殆尽，人们开始探索新的能源。太阳能取之不尽用之不竭，因此受到了人们的亲睐。在太阳能电池领域中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域[1]．太阳能电池的研制和开发日益得到重视．制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础．其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转化反应。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：①硅太阳能电池；②以无机盐如砷化镓Ⅲ一V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；③纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：①半导体材料的禁带不能太宽；②要有较高的光电转换效率；③材料本身对环境不造成污染；④材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料[2]．这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因. 本文简要地综述了太阳能电池发展进程，太阳能电池的种类，以及发展现状，并讨论了太阳能电池的发展趋势。 2太阳能电池现状及其前景
浅谈太阳能电池的发展与应用
浅谈太阳能电池的基本原理与应用 摘要：人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力。特别是煤、石油、天然气等不可再生能源的逐渐枯竭，能源问题已经成为制约社会经济发展的重大问题，研究新能源的开发利用已是当务之急。太阳能作为一种清洁、高效、取用不尽的能源已有尽半个世纪的发展历程。并成为当前各国争相开发利用的一种新能源。太阳能光伏发电的最核心的器件是太阳能电池，太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。为全面的了解太阳能电池的相关知识，本文通过查阅大量资料与新闻信息，综述太阳能电池的发展历程与当前应用情况。重点研究太阳能电池的工作原理，基本结构，主要类型，发展现状及趋势。 关键词：太阳能电池;基本原理;材料; 晶体硅;薄膜太阳能电池;转换效率 引言：由于人类对可再生能源的不断需求。促使人们致力于开发新型能源。太阳在40min内照射带地球表面的能量可供全球目前能源消费的速度使用1年。合理的利用好太阳能将是人类解决能源问题的长期发展战略，是其中最受瞩目的研究热点之一。在太阳能的有效利用中, 太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域. 太阳能电池的研制和开发日益得到重视. 太阳能电池是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转移反应而进行工作的. 根据所用材料的不同, 太阳能电池主要可分为四种类型: ( 1) 硅太阳能电池; ( 2) 多元化合物薄膜太阳能电池; ( 3) 有机物太阳能电池; ( 4) 纳米晶太阳能电池.太阳能电池以硅材料为主的主要原因是其对电池材料的要求: ( 1) 半导体材料的禁带宽度不能太宽; ( 2) 要有较高的光电转换效率; ( 3) 材料本身对环境不造成污染; ( 4) 材料便于工业化生产且材料性能稳定. 随着新材料的不断开发和相关技术的发展, 以其他材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景. 本文简要地综述了太阳能电池的原理、种类及其研究现状, 并讨论了太阳能电池的发展趋势. 1 基本原理 太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。 1.1 半导体的简单介绍 半导体材料指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料，这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度，电阻率下降。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。 在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。 1.1.1关于半导体的基本概念 共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。自由电子的形成：在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。 空穴：价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。 载流子：运载电荷的粒子称为载流子，包括电子与空穴。 杂质半导体：通过扩散工艺，在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素，可得到杂质半导体。 P型半导体：在纯净的硅晶体中掺入三
染料敏化纳米晶太阳能电池
技术与市场第18卷第2期2011年 利用光电转换原理的太阳能光伏发电是可再生能源利用的一个重要方向，光伏工业是目前发展最快的产业。在过去五年中，世界光伏电池产业以平均每年30%的速度增长，成为比IT行业发展更快的产业。怎样提高染料敏化纳米晶太阳电池（简称DSSC）的稳定性和转换效率，是关乎该电池实际利用前景的重大课题。虽然目前液态DSSC转换效率已经达到12%左右，固态或准固态DSSC也有6%~7%的报道，但是这离商业化的最佳标准还有很大的距离。本研究目的在于提高DSSC的转换效率和稳定性。 应用范围 从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源；从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，解决特殊应用领域，如通信、信号电源和边远无电地区民用生活用电需求，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。目前，全世界太阳能电池的生产厂不下几百家，已有100万套光伏系统在运转，2000年，全世界太阳电池的产量达到287.7MW，累计安装量已超过1300M W，预计到2030年，光伏发电在世界的总发电量中将占到5%～20%。光伏发电在许多应用领域都被证明其技术是成熟的，在经济上是合算的。分析表明，在目前光伏电站有效系统功率与输电距离的比值小于100瓦/公里时，建光伏电站较常规电网延伸供电经济。因此，阳光发电是解决我国边远地区和特殊领域供电的重要途径。我国是个发展中国家，地域辽阔，有许多边远省份和经济不发达地区。据统计，目前尚有约900万户、2800万人口还没有用上电，60％的有电县严重缺电。这些地区的农牧民居住分散，远离电网，而且用电水平很低（人均年用电仅为120千瓦时），在10年甚至20年内都不可能靠常规电力解决他们的用电问题，光伏发电则是解决分散农牧民用电的理想途径，市场潜力十分巨大。 主要技术指标 在AM1.5标准模拟太阳光照射下，液态染料敏化纳米晶太阳能电池转换效率达到8.1％，固态染料敏化纳米晶太阳能电池光电转换效率达到4.8％。 市场分析及产业化前景 太阳能作为取之不尽同时又是生态学上纯净的和不改变地球上燃料平衡的能源，有着能源总量大，又容易实现小型化的优点，因此，对它的开发利用在近几十年来越来越受到人们的重视。太阳能利用也将是新世纪经济展望中最具决定性影响的技术领域之一。据欧洲委员会估计，在2010年，世界光伏电池总装机容量将达到14000MWp，而2030年其规模将增加10倍，达到140000M Wp。按目前的市场价，到2030年将创造5040亿美元的价值，这将产生巨大的经济效益。 追求低成本、高光电转换效率是太阳能电池板领域追求的两大目标。为此，无论是企业还是政府，都投入了大量的人力物力进行高效低成本的太阳能电池研究开发。太阳能电池属于典型的高科技产品，为大众提供能源，也是每个太阳能科研工作者的理想。染料敏化纳米晶太阳能电池具有比传统太阳能电池成本更低廉（仅为后者的1/8～1/10）、工艺更简单的特点。若全固态染料敏化纳米晶太阳能电池大面积制作后，效率能稳定在3％左右，完全具有产业化的能力。 投资概算 投资少（小于500万元），工艺简单，环境友好。 合作方式 股份制或共同研发。 单位：武汉大学物理科学与技术学院 地址：湖北武汉武昌珞珈山 邮编：430072 电话：（027）8764278462072113 染料敏化纳米晶太阳能电池 院校成果 119
染料敏化纳米晶薄膜太阳电池
染料敏化纳米晶薄膜太阳电池 * 孟庆波 1,- 林 原2 戴松元 3 (1 中国科学院物理研究所 表面物理国家重点实验室 北京 100080) (2 中国科学院化学研究所 光化学重点实验室 北京 100080) (3 中国科学院等离子体物理研究所 合肥 230031) 摘 要 文章介绍了一种新型的太阳电池)))染料敏化纳米晶薄膜太阳电池的基本工作原理、目前研究的重点和进展以及应用前景和存在的问题.文章指出,这种新型的太阳电池以其制作简单并且具有进一步提高效率和降低成本的潜在优势,可以成为非晶硅太阳电池的有力竞争者.关键词 T iO 2多孔薄膜,染料敏化剂,太阳电池 Dye sensitized solar cells MENG Q ing -Bo 1,- LIN Yuan 2 DAI Song -Yuan 3 (1 S tate K ey L abor atory f or Su rf ace Ph ysics,Institu te of Physics,Chinese A ca demy of Sciences,Beijing 100080,China)(2 K e y L aboratory of Photochemistry ,I n stitute of Chemistry,Chine se A c ademy of S ciences,Beijing 100080,China) (3 Institute of Plasma Ph ysics,Chine se Academy of S ciences,H e f ei 230031,China ) Abstract We describe the basic principle and applicat ion prospec t s of a new t ype of solar cell,dye sensit ized nanocrystalline t hin f ilm cells,which are quite different from traditional P -N junction solar cells.T hey are easy t o produce,and w ith furt her improved efficiency and lower produc t ion c ost s promise t o rival current amorphous silicon solar c ells. Key words nano -sized T iO 2porous films,dye,solar cell * 国家高技术研究发展计划(批准号:2002AA302403)资助项目; 中国科学院/百人计划0资助项目 2003-07-23收到初稿,2003-10-30修回- 通讯联系人.E -mail:qb meng@ap h https://www.360docs.net/doc/8d18306329.html, 1 引言 1991年和1993年,瑞士的M ichael Gr Ytzel 教授先后在Nature [1]和Journal of the American Chemical Society [2]上发表论文,报道了一种全新的太阳电池)))染料敏化纳米晶薄膜太阳电池.它制作方法简单,成本低,光电转换效率超过了10%.这一转换效率可以和非晶硅太阳能电池相比,并且也是目前唯一可以和非晶硅电池竞争的候选者.而这种基于纳米半导体晶体材料(T iO 2等)和工艺的新型电池因具有进一步提高效率和降低成本的潜在优势而一直得到高度重视,染料敏化纳米晶薄膜太阳电池已经成为太阳电池研究领域的一个新的热点[3)29].国家科技部对这种新型太阳电池的研究也非常重视,在国家重点基础研究发展计划和国家高技术研究发展计划中分别立项给予支持.我国的科学工作者在这一研究领域也做了大量具有自己特色的基础研究工 作.本文侧重介绍染料敏化纳米晶薄膜太阳能电池的基本原理、目前研究的重点和进展、应用前景和存在的问题等. 2 基本原理 2.1 染料敏化纳米晶薄膜太阳电池的结构及工作 原理 染料敏化纳米晶薄膜太阳电池主要由以下几部分组成:透明导电玻璃(TCO)、纳米(TiO 2)多孔半导体薄膜、染料光敏化剂、电解质和反电极.在太阳电池中,光电转换过程通常可分为光激发产生电子空穴对、电子空穴对的分离、向外电路的输运等三个
优质纳米晶硅薄膜的低温制备技术及其在太阳能电池中的应用进展陈城钊
收稿日期:2008-09-11 *基金项目:韩山师范学院青年科研基金资助项目(0503)作者简介:陈城钊(1975)),男,广东潮州人,讲师,硕士. 第2卷 第4期材 料 研 究 与 应 用 V o1.2,N o.42008年12月 M A T ERIA L S RESEA RCH A ND AP PL ICAT ION Dec .2008 文章编号:1673-9981(2008)04-0450-05 优质纳米晶硅薄膜的低温制备技术及其 在太阳能电池中的应用进展 * 陈城钊1 ,邱胜桦1 ,刘翠青1 ,吴燕丹1 ,李 平1 ,余楚迎2 ,林璇英 1,2 (1.韩山师范学院物理与电子工程系,广东潮州 521041; 2.汕头大学物理系,广东汕头 515063)摘 要:纳米晶硅薄膜是集晶体硅材料和氢化非晶硅薄膜优点于一体,可望广泛应用于薄膜太阳能电池、光存储器、发光二极管和薄膜晶体管等光电器件的一种新型功能材料.本文综述低温制备优质纳米晶硅薄膜技术的研究进展及其在薄膜硅太阳能电池上的应用.关键词:纳米晶硅薄膜;太阳能电池;低温制备;进展中图分类号:T M 914.4 文献标识码:A 纳米晶硅(nc -Si z H )薄膜就是硅的纳米晶粒镶嵌在a -Si z H 网络里的一种硅纳米结构.由于它具 有较高的电导率(10-3~10-18-1#cm -1)、宽带隙、高光敏性、高光吸收系数等优良的光电特性而引起学术界的重视.纳米晶硅薄膜同时具备宽带隙和高电导这两种太阳能电池窗口材料所需的优良性质,现已成为研究探索的热门纳米薄膜材料[1].除用于制备薄膜太阳能电池外,在发光二极管、光存储器、隧穿二极管、薄膜晶体管以及单电子晶体管等光电器件方面也有潜在应用 [2] . 1 低温制备纳米晶硅薄膜的技术 为了制备适用于以玻璃为衬底的太阳能电池的纳米晶硅薄膜,近年来发展了低温(<450e )制膜技术.按成膜过程可分为两大类:一类是先制备非晶态材料,再固相晶化为纳米晶硅;另一类是直接在玻璃衬底上沉积纳米晶硅薄膜[2].1.1 固相晶化法 固相晶化(SPC)法的特点是非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度.低造价太阳能电 池的纳米晶薄膜,一般以廉价的玻璃作衬底,以硅烷气为原材料,用PECVD 法沉积a -Si B H 薄膜,然后再用热处理的方法使其转化为纳米晶硅薄膜.这种方法的优点是能制备大面积的薄膜,可进行原位掺杂,成本低,工艺简单,易于批量生产.常规的高温炉退火、金属诱导晶化、快速热退火、区域熔化再结晶等都属于固相晶化法.1.1.1 常规高温炉退火 该方法是在氮气保护下把非晶硅薄膜放入炉腔内退火,使其由非晶态转变为纳米晶态 [3] .非晶硅晶 化的驱动力是晶相相对于非晶相较低的Gibbs 自由 能.固相晶化过程主要由晶核的形成及晶核长大两步完成.形核率和生长速率都受温度的影响,所以纳米晶硅薄膜的晶粒尺寸受温度的影响很大.晶硅薄膜的晶粒尺寸除受温度的影响外,与初始非晶硅膜的结构状况也有密切的关系.有研究者采用/部分掺杂法0来增大晶粒尺寸,即在基底上沉积两层膜,下层进行磷掺杂,作为成核层,上层不掺杂,作为晶体生长层,退火后可获得较大的晶粒[4].1.1.2 金属诱导晶化 金属诱导晶化就是在非晶硅薄膜上镀一层金属
太阳能电池的原理及制作
太阳能电池的原理及制作 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。 制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的大阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。 一、硅太阳能电池 1．硅太阳能电池工作原理与结构 太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下： 图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。 当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图： 图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。如下图。
N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势 差，这就是PN结。 当P型和N型半导体结合在一起时，在两 种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄 层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。 这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。 当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N 型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。(如下图所示）
太阳能电池材料的发展及应用
太阳能电池材料的发展及应用 材料研1203 Z 石南起新材料（或称先进材料）是指那些新近发展或正在发展之中的具有比传统材料的性能更为优异的一类材料。新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。 随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分为金属材料、无机非金属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分为结构材料和功能材料。21 世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究，是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。 功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。 功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。 功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均十分重视功能材料的研发与应用，它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。在全球新材料研究领域中，功能材料约占85%。我国高技术 （863）计划、国家重大基础研究[973] 计划、国家自然科学基金项目中均安排了许多功能材料技术项目（约占新材料领域70%比例），并取得了大量研究成果。 1、能源材料 太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点，IBM公司研制的多层复合太阳能
浅析染料敏化纳米晶太阳能电池的结构及工作原理
浅析染料敏化纳米晶太阳能电池的结构及工作原理 摘要：人类的生存和社会经济的发展离不开能源，新能源尤其是可以再生的绿色能源的开发与利用是关系一个国家生死存亡的重大问题，太阳能是一种无污染并且取之不尽的能源，每年向地球辐照的能量大约是5.4×1024J，是人类每年消耗总能量的几万倍，如何有效利用太阳能成为解决能源危机和环境污染的焦点。太阳能电池也随着全世界的研究快速出现，目前使用最多的太阳能电池都是采用二氧化钛作为光阳极，由于氧化锌具有和二氧化钛几乎相同的带隙和相似的导带能级，被认为是最有可能超越二氧化钛取得更高转化效率的光阳极材料。本文以二氧化钛纳米晶粉体材料为例，详细介绍太阳能电池的结构和工作原理，染料敏化剂对太阳能电池的重要性进行详细分析。 关键词：太阳能电池；二氧化钛；染料敏化纳米晶 引言 太阳能的变换和存储的重点研究对象之一是太阳能电池。和普通电池不同的是，太阳能电池是一个把“太阳光的能量转化成电能的机器”。1991年，瑞士科学家Gratzel等人首次利用纳米技术将染料敏化太阳能电池的转化效率提高到7%。由于生产过程中没有高真空等高能耗环节，氧化锌和二氧化钛等原材料易得，发电成本比其它电池更低。不会造成严重的环境污染。因此，在过去的二十年中，染料敏化纳米晶太阳能电池（即Gratzel电池）在世界范围内得到广泛研究，并取得了一系列的突破，为染料敏化太阳能电池的实用化打下了坚实的基础。本文就染料敏化太阳能电池的结构及工作原理做一个简要的介绍。 一、太阳能电池的结构 染料敏化纳米晶太阳能电池的结构可分为三部分：工作电极、电解质和对电极。在透明导电基底上制备一层纳米多孔半导体薄膜，然后再将染料分子吸附在多孔膜的表面，这样就构成工作电极，通常称为光阳极。由于光阳极输出的是电子，从电源的角度看，光阳极其实是电源的负极，对电极才是电源的正极。对电极一般是镀有一层铂的导电玻璃，当然也可以用碳或其他它金属代替铂，不过电池转化效果最好的还是铂。在完成本文的工作中都是采用热分解沉铂的导电玻璃（（FTO）作为对电极。工作电极和对电极之间充满电解质，电解质可以是液态的，也可以是准固态或固态的。 二、工作原理 在光电流产生过程中，电子通常经历以下七个过程： ①染料受光激发由基态（D）变为激发态（D*），电子从最高己占据分子轨道（简称Homo）跃迁到最低未占据分子轨道（简称Lumo）：D+hv→D*
浅谈太阳能电池的发展和趋势
浅谈太阳能电池的发展和趋势 （长江大学物理与光电工程学院湖北荆州434020） 摘要：随着社会的飞速发展，能源是影响当今社会进步的重要因素，但是现阶段人类社会发展大部分还是依靠化石能源提供能量。可是化石能源分布极不均衡，并且不可再生，而且燃烧化石能源带来的环境污染、雾霾气候和温室效应严重影响到了人类社会的可持续发展。然而太阳能是一种可再生清洁能源，可以提供充足的能量供人类使用，因此开发新能源，是人类社会薪火相传，世代相传的重要保证。相对于风能、地热能、生物能和潮汐能等新能源，太阳能以污染小、可利用率高、资源分布广泛和使用安全可靠等优点，成为最具有发展前景的能源之一。目前，随着太阳能电池制备技术的不断完善，其技术的开发应用已经走向商业化、大众化，特别是一些小功率、小器件的太阳能电池在一些地区都已经大量生产而且广泛使用。所以谁先开发光电转换效率高、制备成本低的太阳能电池就能在将来的市场抢占先机。 关键词：太阳能；薄膜电池；趋势 不可再生能源的?^快消耗对当今的环境形势提出了新 的挑战。例如如何解决温室效应，臭氧空洞等问题。有限的化石能源以及在开发利用不可再生能源的过程中出现的负
面影响，不仅阻碍了人类经济的飞速发展，而且还严重影响到社会的可持续发展。因此，发展一种新型能源已然成为世界各国提升自己综合国力和倡导能源发展的一个重要手段。 一、太阳能电池的发展 （一）第一代太阳能电池 第一代太阳能电池是发展时间最久，制备工艺最为成熟的一代电池，一般按照研究对象我们将其可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅电池。按照应用程度来说前两者单晶硅与多晶硅在市场所占份额最多，商业前景最好。 单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。从单晶硅太阳能电池发明开始到现在，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，其比例约占整个太阳电池产量的90%以上。我国北京市太阳能研究所从20世纪90年代起开始进行高效电池研究，采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术，使单晶硅太阳能电池的效率达到了19.8%。多晶硅太阳能电池的研究开发成本较低，稳定性也比较好，这两大优势引起了科研工作者的注意。其光电转换效率随着制备工艺的成熟不断提高，它达到的最高的光电转换效率为21.9%，但是它的电池效率在目前的太阳能电池中仍处于一 般水平。 （二）第二代太阳能电池 第二代太阳能电池以各种薄膜为基底制造出的电池。膜
新型纳米晶太阳能电池介绍
新型纳米晶太阳能电池介绍 南京大学已开发出的新型可见光响应型复合氧化物半导体制备光电极来开发新型可见光响应型太阳电池，在不使用有机染料条件下其太阳光转换率己达到1.0%；从根本上解决了染料敏化太阳电池寿命低且不稳定的弱点。本课题组最新研究结果表明，由多种新型可见光响应型复合氧化物半导体制备的光电极配以少量的染料来敏化电极可获得更高的电流（Jsc）和电压（V oc）而不会影响新型可见光响应型太阳电池的寿命。这是世界上第一次可见光响应型太阳电池的研究。 我们的研究目标是开发新型,高效,低成本的可见光响应型太阳能电池。优化构成新型太阳能电池的各个要素的性能，找出最佳值。最后利用锂离子电池良好的充放电特性将新型可见光响应型太阳能电池产生的电能储存起来。三年后的开发目标为转换效率11%，十年后转换效率提高至15%。力争实现整体生产计划成本4-5元/Wp的目标。最终实现成本3元/Wp 以下的目标。进一步完善新一代太阳能发电技术及储能系统研究的理论和试验体系，为我国提供无尽的能源储备，为我国高技术产业提供具有自主知识产权的高效率、低价格的光转换器件等一系列新产品以及相关的新材料和新技术。 染料敏化太阳电池由染料敏化剂、宽带隙半导体、氧化还原电解质和对电极四个部分构成。目前染料敏化太阳电池的最高能量转化效率为11%，由钌联吡啶配合物、二氧化钛、I-/I3-电对和铂对电极获得。染料敏化太阳电池的效率已经达到了传统的硅半导体电池的水平，与后者相比，前者的制作工艺简单，成本低廉，应用前景更加光明。在硅电池中，半导体硅承担三个重要功能，即吸收光线，承受电子与空穴分离所需的电场，电子的传输。因为同时高效执行这三项任务，半导体材料的纯度必须非常高，这就是基于硅的太阳电池成本昂贵，不能与传统发电方法进行商业竞争的主要原因。相反，染料敏化太阳电池的四个组成部分分别执行不同的功能，对各个部分可以从效率和成本两个方面分别进行优化，降低成本和提高效率的空间很大。 染料敏化太阳电池是由瑞士化学家Michael Gr?tzel首先提出的，他们研究小组可以获得大于10%的效率。我们是除了Gr?tzel研究组以外第一个获得效率大于或者等于10%的研究团体，具有丰富的电池制作和效率优化技术。在染料敏化太阳电池中,由于TiO2本身不能吸收可见光领域的能量(Eg<3.2eV),完全依赖有机染料（光敏染料）来提高吸收太阳光中的可见光。然而有机染料易老化耐热性差,因此带给染料敏化太阳电池寿命低且不稳定等弱点。另外染料的使用使电子跃迁过程复杂,加上和宽带半导体有能级匹配上的困难,降低了光电转化效率,又由于染料的大量使用加大了电池的成本，严重阻碍了其实际的应用。在这种现状下，我们从可见光响应型光电极入手,利用可见光响应型光电极来直接进行光电转化。在世界上首次进行了新型可见光响应型太阳电池的研究，首次成功合成了在可见光领域有活性的氧化物半导体光催化剂，从根本上解决了可见光响应型光电极材料。这一成果已于2001年末在科学界最有影响的杂志Nature上发表（附件），海外媒体对此作了广泛的报道（见附件）。 本课题组用已开发出的这些新型可见光响应型复合氧化物半导体制备光电极来开发新型可见光响应型太阳电池，在不使用有机染料条件下其太阳光转换率己达到1.0%；从根本上解决了染料敏化太阳电池寿命低且不稳定的弱点。本课题组最新研究结果表明，由多种新型可见光响应型复合氧化物半导体制备的光电极配以少量的染料来敏化电极可获得更高的电流（Jsc）和电压（V oc）而不会影响新型可见光响应型太阳电池的寿命。
染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池 摘要：与硅基太阳能电池相比，染料敏化太阳能电池（DSSC）具有成本低、制备工艺简单、理论光电转化效率高、制备过程无毒无污染等优点，因而迅速成为该领域的研究热点，目前染料敏化太阳能电池的最高转化效率已达到12%以上，被认为是实现下一代光伏器件大规模利用的主要候选者，是极具研发潜力的太阳能电池之一。 关键词：太阳能电池，染料敏化，光阳极 前言 染料敏化太阳能电池被人们称为神奇的人造树叶，因此以天然植物色素作为光敏剂的太阳能电池一直都被各国所关注。染料敏化太阳能电池是1991年由瑞士科学家O’Regan与Gr?ztel首先发明的，并发表在Nature上，其报道了光电转化效率达7.1%的染料敏化太阳能电池。染料敏化太阳能电池具有原材料丰富、成本低、制作工艺简单及生产过程都是无毒无害等优点，成为最有发展前景的太阳能电池之一。染料敏化剂是染料敏化太阳能电池的重要组成部分，它通过吸收太阳光将基态的电子激发到激发态中产生光电子，然后再注入半导体的导带上。因此，染料敏化剂的好坏对染料敏化太阳能电池的光电性能起着决定性的作用。目前，已开发的染料敏化剂主要有金属配合物染料和纯有机染料。染料敏化太阳能电池是仿照光合作用原理研制出来的，因此天然染料作为纯有机染料的一部分，从染料敏化太阳能电池研究初期就引起各国专家的注意。1997年，Gr?ztel从黑莓中提取天然染料作为敏化剂敏化太阳能电池，得到的光电转化效率为0.56%。为了提高天然染料敏化太阳能电池的光电转化效率，研究者们在天然染料分子的基础上进行了改性，经过不断努力，Hara等合成了光电转化效率7.6%由香豆素衍生染料敏化太阳能电池，使天然染料敏化太阳能电池的光电性能得到了很大提高，更增加了人们研究天然染料的信心。天然染料原材料丰富分布广泛种类繁多，可以直接从天然的植物中提取，制备过程简单无污染，大大降低了染料敏化太阳能电池的生产成本[1]。 一、染料敏化太阳能电池（DSSC）的结构与原理 DSSC的基本结构如图1所示，主要包括：TCO透明导电玻璃（光阳极）、TiO2纳米晶粒薄膜、光敏染料、电解液以及对电极。当太阳光照射在染料敏化太阳能电池上，染料分子中基态电子被激发，激发态染料分子将电子注入到纳米多孔半导体的导带中，注入到导带中的电子迅速富集到导电玻璃面上，传向外电路，并最终回到对电极上。而由于染料的氧化还原电位高于氧化还原电解质电对的电
太阳能电池分类及知识一览
太阳能电池分类及知识一览 太阳能电池，也称为光伏电池，是将太阳光辐射能直接转换为电能的器件。由这种器件封装成太阳能电池组件，再按需要将一定数量的组件组合成一定功率的太阳电池方阵，经与储能装置、测量控制装置及直流—交流变换装置等相配套，即构成太阳电池发电系统，也称为光伏发电系统。 太阳能光伏发电最核心的器件是太阳能电池。而太阳能电池的发展历史已经经过了160多年的漫长的发展历史。从总的发展来看，基础研究和技术进步都起到了积极推进的作用，至今为止，太阳能电池的基本结构和机理没有发生改变。太阳能电池 1.按结构分类 ?同质节太阳能电池?异质节太阳能电池?肖特基太阳能电池 2.按材料分类 ?硅太阳能电池?多元化合物薄膜太阳能电池?有机化合物太阳能电池?敏化纳米晶太阳能电池?聚合物多层修饰电极型太阳能电池 3.按工作方式分类 ?平板太阳能电池?聚光太阳能电池?分光太阳能电池 p第一代：单晶硅和多晶硅两种，大约占太阳能电池产品市场的89.9％。第一代太阳能电池基于硅晶片基础之上，主要采用单晶体硅、多晶体硅为材料。其中，单晶硅电池转换效率最高，可达到18－20％，但生产成本高。 p第二代：薄膜太阳能电池，占太阳能电池产品市场的9.9%，第二代太阳能电池基于薄膜技术基础之上，主要采用非晶硅及氧化物等为材料。效率比第一
代低，最高的的转化效率为13％，但生产成本最低。 p第三代：铜铟硒（CIS）等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。主要处于实验室生产状态，由于其的高效率，低成本而存在潜在庞大的经济效应。 1.硅太阳能电池可分为： 1）.单晶硅太阳能电池 2）.多晶硅薄膜太阳能电池 3）.非晶硅薄膜太阳能电池 单晶硅太阳能电池 单晶硅太阳能电池，是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池，其转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的热加工处理工艺基础上。 非晶硅薄膜太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池所采用的硅为a-Si。其基本结构不是pn结而是pin