薄膜太阳能电池完整版

TiO2粒子溶胶或前躯体质量的好坏直接影响着 薄膜的质量
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将钛醇盐（如钛酸 四醇酯）溶于有机 溶剂（如异丙酮） 混合均匀，然后滴 入酸中可形成透明 TiO2胶体
以Ticl4为原料，通 过气相水解法、火
焰水解法或激光热
解法，可以得到以
锐钛矿相为主的粉 体材料
以工业钛为牺牲阳 极，在常温常压下 有机电解，可制备 钛的多种醇盐前躯 体
电沉 积法
喷雾热 分解
自组装 制膜
物理气 相沉积
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太阳能薄膜制备方法
TiO2薄膜根据 不同用途可以
选用不同制备
方法。
针对太阳能 TiO2薄膜，由 于需要大的比
表面积，通常 采用溶胶—凝 胶法制备。
溶胶—凝胶法 具有纯度高、 均均匀性强、 合成温度低、 反应过程易于 控制、无需特 殊贵重仪器等 优点
薄膜太阳能电池
组员：王文丽 孙有政 吕立锋 晋俊超 杨鸣春
L/O/G/O
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主要内容
1
薄膜太阳能电池介绍
2
染料敏化太阳能电池
3
Si薄膜太阳能电池
4
太阳能薄膜的性能表征
5
新Hale Waihona Puke Baidu太阳能电池及展望
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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
安全可靠
太阳能 风能 潮汐能 地热能 对流能 水能
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研究历程
1954年 美 国贝尔实验室 第一个实用硅 太阳能电池无 机和有机化合 物类光伏材料
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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
我国高度重视薄膜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。
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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) CIGS (铜铟硒化物)
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染料敏化太阳能电池
孙有政
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染料敏化太阳能电池结构
染料敏化太阳能电池（DSSC电池）是一种新型光电化学太阳能电池。由 于制作工艺简单、成本低和性能稳定，并且对环境无污染，具有良好的开 发前景。是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。
纳米TiO2薄膜是染料敏 化太阳能电池的重要组 成部分，其形貌对电池 性能影响显著。纳米 TiO2薄膜的制备就成了 发展光伏产业发展关键。
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国外投资状况
1 2009年10月，英特尔投资公司以2000万美元投资正处
于扩张期的深圳创益科技，助其发展光伏产业
2 国际金融公司(IFC) 向新奥集团旗下新奥太阳能有限公司
投资1500万美元，并组织总计1.21亿美元的贷款，助 其发展光伏产业
3 百世德太阳能计划在苏州、南昌建设两座薄膜太阳能项
目工厂，投资金额分别为25亿美元。苏州工厂投产时 间预定为2008年底，南昌工厂为2009年第一季度
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薄膜太阳能模块结构图
薄膜太阳能模块是由玻璃基板、金属层、透明导 电层、电器功能盒、胶合材料、半导体层..等
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薄膜太阳电池产品应用
半透明式的太阳能电池模： 建筑整合式太阳能应用
薄膜太阳能之应用： 随身折迭式充电电
源、军事、旅行
薄膜太阳能模块之应用： 屋顶、建筑整合式、远
程电力供应、国防
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国内投资状况
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TiO2薄膜的性能及应用
性能
实现太阳能的转 化（光能→化学 能，电能）
应用
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太阳能电池板及 催化降解污染物、 杀菌、自清洁、 CO2还原等
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光照下产生超亲水 性
防水汽和防污 玻璃及陶瓷
TiO2薄膜的常用制备工艺
溶胶-凝 胶涂层 法
化学气 相沉积
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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(联机已经在串联电池制造时内建) ❖ 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.只需少量的硅原料 ❖ 7.较佳的光传输 ❖ 8.厚度较晶圆太阳能电池薄 ❖ 9.材料供应无虑 ❖ 10.可与建材整合性运用(BIPV)
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溶胶—凝胶法制备TiO2太阳能薄膜
制备纳 米粒子
利用溶胶— 凝胶法制备 出纳米TiO2 粒子溶胶或 前躯体
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涂覆
将纳米TiO2 粒子溶胶涂 覆在耐温基 底如玻璃、 不锈钢、陶 瓷等上成膜
干燥或 烘干
将涂覆的溶胶 膜烘烤使有机 物基本挥发分 解形成的薄膜 中TiO2粒子呈 纳米晶网络海 绵状
制备纳米TiO2粒子溶胶或前躯体
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薄膜太阳能电池的原理
❖ 主要是利用光伏效应(photovoltaic effect)将光能直接转换成电 能的一种P-N结半导体装置。
当晶片的接触面受光后，只要光子的能量等于或大于Eg，就会把电子从价带激 发到导带，在价带中留下一个空穴，产生电子-空穴对。如果所产生的电子-空 穴对有足够长的寿命，各自扩散到p-n 结的势垒区附近，在p-n 结的内建电场 作用下被互相分离，光生的非平衡空穴往带负电的p 型区移动，电子往带正电 的n 型区移动。在p-n 结开路情况下。n 区边界将积累非平衡电子，p 区边界 将积累非平衡空穴，产生一个与p-n 结内建电场方向相反的光生电场Voc，这 就是光伏效应。在p-n 结短路情况下光生电子和光生空穴分别产生电流Jn 和Jp， 总的光生电流密度Jsc为两者之和。此时在晶片的两边加上电极并引入负载，只 要光照不停止，就会不断地有电流流过电路，p-n 结起到了电源的作用，这就 是光电池的基本工作原理。光照在接触面产生的电子－空穴对愈多，电流愈大。