第三代太阳能电池研究进展ppt

太阳能电池种类、发展历史及发展现状

太阳能电池种类、发展历史及发展现状摘要：太阳是一个巨大的能源，它以光辐射的形式每秒钟向太空发射约3.8×10M焦耳的能量，有22亿分之一投射到地球上。太阳光被大气层反射、吸收之后，还有70%透射到地面。尽管如此，地球上一年中接受到的太阳能仍然高达1.8×10^18kW·h。由于不可再生能源的减少和环境污染的双重压力，使得光伏产业迅猛发展；太阳电池的发展也日新月异。本文综述了太阳能电池的种类，发展历程以及发展现状。关键词：发展进程、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、染料敏化层叠太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、纳米晶化学太阳能电池、现状引言：太阳能可以说是“取之不尽，用之不竭”的能源，与传统矿物燃料相比，太阳能具有清洁和可再生等独特优点。将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础，其转换途径有很多，有光热电间接转换和光电直接转换，前者主要有太能能热水器等，后者主要指太阳能电池。太阳能电池发展进程第一代太阳能电池：包括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％。第二代太阳能电池：第二代太阳电池是基于薄膜材料的太阳电池。薄膜技术所需的材料较晶体硅太阳电池少得多，且易于实现大规模生产。薄膜电池主要有非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池、碲化镉以及铜铟硒薄膜电池。我国南开大学于20世纪80年代末开始研究铜铟硒薄膜电池，目前在该研究领域处国内领先、国际先进地位。其制备的铜铟硒太阳电池的效率已经超过12％。铜铟硒薄膜太阳电池的试生产线亦已建成。我国在染料敏化纳米薄膜太阳电池的科学研究和产业化研究上都与世界研究水平相接近。在染料敏化剂、纳米薄膜修饰和电池光电效率上都取得与世界相接近的科研水平，在该领域其有一定的影响。第三代太阳能电池：第三代太阳电池必须具有以下条件：薄膜化，转换效率高，原料丰富且无毒。目前第三代太阳电池还在进行概念和简单的试验研究。已经提出的第三代太阳电池主要有叠层太阳电池、多带隙太阳电等。虽然太阳能电池材料的研究已到了第三个阶段，但是在工艺技术的成熟程度和制造成本上，都不能和常规的硅太阳能电池相提并论。硅太阳能电池的制造成本经过几十年的努力终于有了大幅度的降低，但是与常规能源相比，仍然比较昂贵，这又限制了它的进一步大规模应用。鉴于此点，开发低成本，高效率的太阳能电池材料仍然有很长的路要走[3]。 1、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，是当前开发得最快的一种太阳能电池。它的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。为了降低生产成本，地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。将单晶硅棒切成片一般片厚约0.3毫米。硅片经过抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太阳能电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成P>N结。

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

第三代太阳能电池简介

第三代太阳能电池简介何宇亮1，2，3，4王树娟1高全荣1沈文忠3丁建宁2施毅4 1，无锡新长江纳米电子科技有限公司（无锡长江路7号，2140287） 2，江苏大学微纳米科技中心（镇江学府路301号，212013） 3，上海交通大学太阳能研究所（上海闵行区东川路800号，200240） 4，南京大学物理学（南京汉路37号，210093）摘要在当前迅速发展的绿色能源中，硅片状太阳能电池占有很大的优势（又被称做第一代太阳能电池），然而为了大幅度降低成本扩大产量，以非晶硅薄膜太阳能电池（又被称为第二代太阳能电池）为代表的薄膜型太阳电池正在赶上，专家估计不久将会占有市场。为了进一步克服前二者存在着的不可克服的弱点，不断提高电池的光电性能及转换效率，近些年叠层式薄膜太阳能电池的研究已受到各国科学界重视。由于它已表现出比前二者具有更强的优势和应用前景，因此已被国内外学术界命名为第三代太阳能电池。作者结合自己在这方面的工作和一些设想对它做一些简要的介绍。 1、第三代太阳能电池指的是什么在全球绿色能源大幅度蓬勃发展中，对太阳能的利用已被各个先进国家列为非常重要的地位。一般称目前正在大量生产且在市场上占主要地位的单晶硅、多晶硅片状电池为第一代太阳能电池，它从上世界50年代发展到今天其工艺技术已成熟且光电转换效率已达15～25％（其理论上极限值为29％）。正是由于它使用的是体硅材料，不仅对硅材料消耗量很大，以至成本高，而且其转换效率已接近于理论极限值，进一步发展的空间有限。近十多年来属于第二代的薄膜型太阳能电池发展迅速，且已有大量投产，具有与第一代太阳能电池抗衡的苗头。据了解，日本Sharp公司将于今年在大阪市建立一座年产量达1GW的非晶硅薄膜太阳能电池厂。我国已计划将在无锡建造一条全自动化非晶硅太阳能电池生产线，每年可生产光电155MW。大家知道，非晶硅薄膜对可见光的吸收能力比晶体硅高500倍，电池厚度仅为晶体硅电池的百分之几（μm量级），它可以以廉价玻璃、柔性塑料以及不锈钢薄片为衬底材料。这不仅大大降低了制作成本，节省硅材料，还能根据需要制成大面积的电池板，这些都是它的优势。虽然它的光电转化效率还较低，仅为（6～10）％，但提高的空间较大。随着科学技术的不断提高以及人们对低温成膜技术的不断改进，几年之后很有可能超过目前多晶硅电池的转变效率。

太阳能电池的发展历史

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/c218293317.html, 太阳能电池的发展历史作者：张金晶来源：《商情》2016年第26期【摘要】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】太阳能单晶硅薄膜电池引言：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。此外，不可再生能源的过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。 1. 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。 2.第二代太阳能电池

高倍聚光光伏电池作为第三代太阳能发电技术

高倍聚光光伏(HCPV)电池作为第三代太阳能发电技术正逐渐成为太阳能领域的新焦点经过30多年的发展，高倍聚光光伏(HCPV)电池作为第三代太阳能发电技术正逐渐成为太阳能领域的新焦点，引起了行业内企业的追逐。在日光照射较好的几个欧美国家，已通过了优惠的上网电价法，随着具有40%转换效率的Ⅲ-V 族半导体多结太阳能电池的普及和成本下降，高倍聚光光伏电池市场进入快速增长期。与前两代电池相比，HCPV采用多结的砷化镓电池，具有宽光谱吸收、高转换效率、良好的温度特性、低耗能的制造过程等优点，使它能在高倍聚焦的高温环境下仍保持较高的光电转换效率。高倍聚光光伏系统技术门槛较高且行业跨度大，涵盖半导体材料及工艺制造、半导体封装、光学设计制造、自动化控制、机械设计制造、金属加工等领域。HCPV行业的产品包括了多结电池片外延材料、光电转换芯片、光接收器组件、聚光器、光伏模组、双轴跟踪器等。电池芯片采用多结技术大幅提高光电转换效率与硅基材料相比，基于III-V族半导体多结太阳能电池具有最高的光电转换效率，大致要比硅太阳能电池高50%左右。III-V族半导体具有比硅高得多的耐高温特性，在高照度下仍具有高的光电转换效率，因此可以采用高倍聚光技术，这意味着产生同样多的电能只需要很少的太阳电池芯片。多结技术一个独特的方面就是材料——可选择不同的材料进行组合使它们的吸收光谱和太阳光光谱接近一致，相对晶硅，这是巨大的优势。后者的转换效率已近极限(25%)，而多结器件理论上的转换效率可达68%。目前最多使用的是由锗、砷化镓、镓铟磷3种不同的半导体材料形成3个p-n结，在这种多结太阳能电池中，不但这3种材料的晶格常数基本匹配，而且每一种半导体材料具有不同的禁带宽度，分别吸收不同波段的太阳光光谱，从而可以对太阳光进行全谱线吸收。 HCPV芯片的生产过程如下，首先利用MOCVD技术在4英寸锗衬底上外延砷化镓和铟镓磷形成3结电池片的材料，然后在外延片上利用光刻、PECVD、蒸镀等技术，制备减反膜以及主要成份为银的金属电极，再经划片清洗等工艺，生产出HCPV芯片。HCPV芯片的主要生产商有美国的Spectrolab、Emcore，德国的Azurspace，加拿大Cyrium，中国台湾Arima、Epistar等。衬底剥离的芯片和量子点技术是目前HCPV芯片领域的新热点。接收器要安全可靠稳定地应用于系统聚光太阳能电池芯片被封装到光接收器中，接收器封装对太阳能电池进行保护，对会聚光均匀化，同时起到散热的作用。接收器组件还包括旁路二极管和引线端子。芯片的主要焊接工艺有回流焊和共晶焊，二者最主要的区别在于前者使用助焊剂焊接，在焊接后需要清洗去除残留助焊剂，而共晶焊使用无助焊剂的焊片焊接。为了将电从芯片导出，需要进行金带键合将芯片和外围电路连接起来。接收器组件的检验指标主要包括空洞率和电性能测试，空洞率是检验焊接良好与否的标准。电性能方面，5.5mm×5.5mm接收器组件在500倍太阳光下的光电转换率高达38.5%以上。在实际使用中，还需要将接收器组件与二次光学器件、散热器封装在一起，组成完整的接收器。二次光学器件可以降低对跟踪器高精准度的要求，并使通过涅尔透镜聚焦后的光斑更加均匀地照射到电池芯片上。二次光学元件通常是光学玻璃棱镜或中空的倒金字塔金属反射器。为了最大限度地利用太阳能资源，节省芯片材料以降低成本，可以提高电池的聚光倍数，

柔性太阳能电池未来的发展趋势

柔性太阳能电池未来的发展趋势来源：OFweek 太阳能光伏网发布时间：2014-11-27 6:29:27 近年来，光伏产业中的新兴技术层出不穷，种类繁多，但是大多都是朝着低成本、高转换率、柔性方向发展，其中比较成就斐然的是有机太阳能电池和染料敏化太阳能电池两种。 2010年起，有机光伏产业正在迅猛发展，许多科研机构纷纷开始与有机太阳能电池相关的研究，瑞士、德国、日本、美国等技术先进国家的政府也都设立了支持有机光伏产业发展的专项基金。在众多创业资本的扶持下，国外与有机太阳能电池相关的创新公司也纷纷涌现。目前国外从事有机太阳能电池开发并拥有自主技术的较成功企业有三家。在这三家主要企业中，Konarka和Solarmer的技术路线是高分子型，而Heliatek的技术路线是不溶性小分子型。这些公司都已经建立起了较大规模的中试线，能够生产一定面积的电池组件。目前国内也有许多科研机构正在进行有机太阳能电池的研究，如清华大学导电高分子实验室、中国科学院化学研究所、华南理工大学、华东理工大学等，但是国内机构更偏向于基础技术研究，暂时还不具备走产业化方向的能力。厦门惟华光能是全国第一家进行有机太阳能电池研发的企业，目前处于中试阶段，其钙钛矿太阳能电池的实验室效率已达19%。该公司主要进行可溶性小分子有机太阳能电池的研究，可溶性小分子有机太阳能电池技术的稳定性好于高分子有机太阳能电池。后者的工作寿命实测值为三到五年，而可溶性小分子太阳能电池不需要考虑高分子太阳能电池中的相分离、高分子光致交联等问题，只要进行有效的隔氧封装，就可以实现十到二十年的工作寿命。值得注意的是，在诸多创新公司介入有机太阳能电池研究之后，电池的光电转化效率提升得更快了。按照业内的普遍预测，有机太阳能电池的光电转化效率将在2015 年突破19%，在2018年突破25%。除了有机太阳能电池之外，目前有许多公司致力于染料敏化太阳能电池的产业化开发，如Solaronix，Dyesol等。染料敏化太阳能电池中必须使用电解质。转化效率在10%以上的染料敏化太阳能电池都是采用液态电解质的，液态电解质

太阳能电池的发展与趋势

《物理演示实验》结课论文题目：太阳能电池的发展与趋势学生姓名：学号：专业班级： 2013年 5月25日

摘要：现代社会应是节约型的社会，而社会生活也应是节约能耗的生活。而太阳能作为一种取之不尽的新型环保能源已成为世界各国世界上能源探究工作中的一个重要课题。是我国在经济目前状况下采取的较为简单、经济、环保、可靠的节能办法。近些年，随着我国经济的飞速发展、科技水平的快速提升，太阳能技术已逐渐普及、应用到各个行业领域乃至人们的生活中，而市面上也涌现出了大量的太阳能热水器、太阳能发电设备、太阳能照明器具等产品。其中，太阳能电池的应用，不仅充分发挥了太阳能技术环保、节能、可再生的特点，同时也有效满足了当代社会发展、科技进步的需求。本文就太阳能电池新发展的新概念及新的方向作简要的分析、探讨。关键字：太阳能新能源太阳能电池一、引言太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成氦的核反应，并不断向宇宙空间辐射出巨大的能量，可以说是“取之不尽、用之不竭”的能源。地面上的太阳辐射能随时间、地理纬度、气候变化，实际可利用量较低，但可利用资源仍远远大于满足现在人类全部能耗及2100年后规划的能源利用量?。地球上太阳能资源一般以全年总辐射量[kJ/(m^2·年)]和全年日照总时数表示。就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量3．3×10^3～8．4×10^6 kJ/(m^2·年)之间，相当于2．4×10^4亿t标煤，属太阳能资源丰富的国家之一。全国总面积2／3以上地区年日照时数大于2200h，日照在5×10^6kJ/(m^2·年)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州资源稍差外，东部、南部及东北等其他地区为资源较富和中等区，所以在我国太阳能有很大的发展前景。随着新型太阳能电池的涌现，以及传统硅电池的不断革新，新的概念已经开始在太阳能电池技术中显现，从某种意义上讲，预示着太阳能电池技术的发展趋势。通过对太阳能电池的发展背景、现状进行分析，可将太阳能电池发展的新概念、新方向归纳为薄膜电池、柔性电池、叠层电池、以及新概念太阳能电池。二、太阳能电池概况 1、太阳能电池定义太阳能电池就是把太阳光转化为电的一种器件，在一般的情况下（注意条件），太阳能电池的效率随光强增加而增加的。再进一步说就是太阳能电池效率和安装地的综合气候条件有关系。2、太阳能电池的分类不同的材料对光的吸收系数不同，禁带宽度也不同，量子效率自然也不同，电池效率自然也不同了。一般来说，单晶硅/多晶硅对光的系数系数远小于非晶硅的，所以非晶硅太阳能电池厚度仅仅有单晶硅/多晶硅厚度的百分之一即可较好的吸收太阳光。另外理论上讲GaAs太阳能电池的极限效率要大于其他太阳能电池的极限效率，因为GaAs太阳电池的禁带宽度在1.4ev，和地面太阳光光谱能量的最值最为接近。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太阳能电池4、纳米晶太阳能电池等。硅是最理想的太阳能电池材料，这是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。在以上电池中单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，光电转化效率可达23.3%。随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。目前国际成本大规模生产技术的研究主要集中在多晶硅、大面积薄膜非晶硅、CdTe电池、CIS 电池的制造技术、III-V族化合物半导体高效光电池，非晶硅及结晶硅混合型薄膜光电池等方面。三、太阳能电池发展综述长期以来，世界各国在大力发展经济的同时，各行业领域的过度生产消耗了大量的能源，倘若继续按照此种趋势发展，在未来的五十年里，能源危机将是影响人类生活、阻碍社会进步的首要问题。目前，不同国家、地区、种类的全部能源中，能够使用的化石能源占90%以上，若是以现阶段世界各国的能源消耗状态发展到二十一世纪的中期，可供使用的能源储备、化石能源所占比例将减少近50%，之后的能源需求必将是以可再生能源、核能为主。基于此种趋势，预计到2100年，在人类所使用的能源中，可再生资源将占有30%以上。可供开发、使用的可再生能源主要有地热能、生

新型太阳能电池资料

新型太阳能电池发展姓名：学号：指导老师：摘要：太阳能电池发电是解决目前能源问题，促进社会经济及环境健康发展的重要途径之一。目前，在市场占主导地位的硅基太阳能电池发电成本还不能和传统化石能源竞争。在此背景下，致力于高效率低成本的新型太阳能电池研究空前活跃。目前发展起来的有多结叠层太阳能电池、中间带太阳能电池、多激子产生太阳能电池、热载流子太阳能电池和热光伏太阳能电池，以及新型钙钛矿太阳能电池。这些被称为第三代太阳能电池主要以超高效率、薄膜化、低成本为目标。关键词：太阳能电池，多结叠层，钙钛矿，量子点，多激子产生一、引言太阳能电池(solar cell , SC)是一种可以直接将太阳光转换成电能的光电器件,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。自从第一块硅单晶p-n结SC于1954 年在贝尔实验室问世[1],半个多世纪以来，人们对SC的研究经久不衰。迄今为止,已使用多种材料的单晶、多晶、无定形和薄膜形式制造出各种器件结构的太阳能电池。但研究人员对器件性能的优化以及新材料和新结构电池的探索时刻没有停止,并且一直受到人们的热切关注。 2001年,Green[2]提出把太阳能电池的发展过程划分为3个阶段,其中第一代体硅太阳能电池(单晶Si和多晶Si)和第二代薄膜太阳能电池(非晶Si ,GaAs , CdTe,CIGS等)都是单结电池,已基本实现了商品化。第三代太阳能电池除了继续保持薄膜化并采用丰富、无毒的原材料外,最大的特点就是具有更高的光电转换效率。如果我们取太阳表面温度为6000K ,电池温度为300K,根据卡诺定理, 可得电池能量转换的热力学极限效率为95 %；但是Shockley和Queisser[3]通过细致平衡极限原理计算得出,理想单结太阳能电池的效率是材料带隙能量(Eg)的函数,当Eg≈1.3eV时,1sun照射下的极限效率(也称S-Q极限)仅为 31 %,全聚光(46200suns)下的极限效率为 40%。二者相差如此之大,原因是电池在吸收太阳光并转化成电能的过程中,各种方式导致的能量损失最终限制了它的效率。能量损失的内部原因主要有以下3方面： (1)太阳光谱中能量(hν)小于Eg的光子不能被吸收,从电池中透过；(2)能量大于Eg的光子被吸收后激发出热载流子(电子和空穴),超过Eg的那部分能量(hν-Eg)很快都以热能的形式释放掉了； (3)光生载流子的辐射复合,所有太阳能电池在吸收太阳光的同时也向外辐射光。另外,在实际电池中由于结构设计和工艺条件等外部因素的影响,还会产生一些损失机制使效率降低,例如表面反射、串联电阻、晶格缺陷等。目前,单结GaAs薄膜电池的实验室纪录效率为26.1% [4],该值已接近于理论极限,但从太阳能利用率的角度来看还是比较低。为了研制高效太阳能电池技术,必须突破限制单结电池效率的主要束缚,也就是减小上述(1)和(2)两点造成的能量损失。近年来 ,研究者提出了一系列新型电池设计方案以超越S-Q极限,包括

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

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

太阳能电池

题目:太阳能电池学院(直属系) :材料科学与工程年级、专业: 2011级元器件学生姓名:何永才学号: 312011********* 指导教师:彭启才目录摘要 (2) 关键词 (2) 引言 (2)

太阳能电池的简介 (2) PN结 (4) （1）pn结及其能带图 (4) （2） PN结的电场与电势 (6) （3）PN结的耗尽层的计算 (7) （4）PN结中的电流 (7) （5）光照下的PN结....... (9) 太阳能电池的等效电路 (11) 太阳能电池的效率的分析 (11) 提高太阳能电池效率的方法 (12) 太阳能电池的材料 (13) （一）硅基太阳能电池 (13) （二）、多元化合物薄膜太阳能电池 (14) （三）、第三代太阳能电池 (14) 结语 (15) 参考文献 (15) 摘要太阳能利用的关健是太阳能的捕获与转换,大阳能转换形式有多种,但最基本的是通过光敏材料将大阳能转化为电能和化学能。本文主要介绍太阳能电池的原理，从太阳能电池的关键结构PN结进行介绍，主要针对PN 结的能带结构以及其伏安特性和PN结中载流子的情况。最后讨论太阳能电池的转换效率的影响因素以及太阳能电池的材料介绍。关键词

太阳能电池、能带、PN结、载流子、效率、材料引言随着传统能源的枯竭以及人们对于环保的要求我们越来越重视开发新能源和利用可再生能源。太阳能作为一种清洁的能源对其的利用是当今的一大热题，我国作为太阳能电池的生产大国所以我们对于太阳能电池的研究是很有必要的，通过对太阳能电池的研究我们可以了解其工作的深成原理，有助于我们开发新的材料以及提高太阳能电池的转换效率，是我们从生产太阳能电池的大国变为技术大国，就可以避免其他国家的经济制裁。太阳能电池是一种大面积的不加偏压pn结器件，这些器件以高效率把太阳电磁辐射的能量直接转换为电能，可以长期为人们提供动力，最常见的就是人造卫星以及其他太空飞行器中使用，近年来在道路照明以及偏远地区的用电方面也得到了广泛的应用。本文介绍太阳能电池的原理以及太阳能电池的效率的影响。一、太阳能电池简介太阳电池工作时必须具备下述条件：首先，必须有光的照射，可以是单色光、太阳光或模拟太阳光等；其次，光了注入到半导体内后，激发出电子—空穴对，这些电子和字穴应该有足够长的寿命，在分离之前不会复合消失；第三，必须有一个静电场，电子—空穴在静电场的作用下分离，电子集中在一边．空穴集中征另一边；第四．被分离的电子和空穴由电极收集，输出到太阳电池外，形成电流。太阳能电池最常见的就是单晶硅太阳能电池，如下图1就是其典型结构，其核心部分是一个n区很薄的pn结，衬底用p型材料，因为p型硅中的少数载流（电子）子的扩散长度比n型硅中的扩散长度长。在表面涂抗反射涂层作用为减少太阳光的反射，使入射光投射到硅中的比例大大提高（达到80%~~90%），常用的材料有Si3N4、TiO2、Ta2O5等涂层厚度约为光在其中的四分之一波长正电极用指状条形欧姆接触。由于金属反射光，所以表面电极占据的面积越大，太阳能电池的效率低，但是但面积小时因为电流流动的电阻大，效率也会下降，所以应当把电极宽度和电极间距设计成最佳值。

太阳能电池

太陽能電池原理與簡介汽車電子學實習期中報告班級：車輛二乙姓名：謝宇祈

學號：49815009 一、原理簡介在1839年，法國物理學家A.E.Becquerel發現到利用兩片金屬浸入導電容液內所構成的伏打電池再受到陽光照射時會產生電流的光生伏特(photovoltaic)效應。1883年，Charles Fritts利用鍺半導體材料塗佈上一層極薄的金屬形成半導體金屬結合，產生固態的光伏特效應，成功製造出第一塊太陽能電池，旦其效率卻小於1%。1946年Russell Qhl利用擴散方式在矽單晶片上製造出P-N接面，製造出第一個現代化的矽製太陽能電池並申請了此太陽能電池的製造專利。1954年當貝爾實驗室在用半導體作實驗時發現在矽中摻入一定量的雜質後，可增加其對光的敏感度，使得矽製太陽能電池的轉換效率可以達到6%，成為太陽能電池技術的一重要里程碑。依照不同類型、材料可分為矽太陽能電池、三五族太陽能電池、薄模式硫系太楊能電池、非晶體矽與奈米矽太陽能電池、染料敏化太陽能電池、有機聚合物太陽能電池與多接面太陽能電池。目前市場上大量產的單晶矽與多晶矽的太陽能電池平均效率約在15%上下，也就是說這樣的太陽能電池只能將入射太陽能光轉換為15%的可用電能，其餘的85%的能量都浪費成無用的熱能，而目前所之最高效能的太陽能電池，期效率也不到50%，這表示有50%以上的能量都被浪費掉，無法為人們所用，因

此太陽能電池的發展亦有非常大的空間。二、太陽能電池所謂太陽能電池即是一種可以將能量轉換的光電元件，其基本構造是運用P型與N型半導體接合而成的。當太陽光照射時，光能將矽原子中的電子激發出來，而產生電子和電洞的對流，這些電子和電洞均會受到內建電位的影響，分別對P型與N型半導體吸引，而聚集在兩端。此時外部如果用電極連接起來，形成一個迴路，這就是太陽能電池發電的原理。簡單的說，太陽能電池的發電原理，是利用太陽能電池吸收0.4μm~1.1μm波長(針對矽)的太陽光，將光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。而圖1為一般太陽能電池結構之示意圖，其主要由上至下可分為金屬電極、減反射層、吸收層、背反射層級玻璃基板，減反射層可減少反射的能量，而背反射層則可使未被吸收的光反射至吸收層再次被吸收。在太陽能材料方面，可分為直接帶隙(如砷化鎵)和間接帶隙(如矽)，直接帶隙材料的光吸收係數大，而間接帶隙材料的光吸收係數較小，這代表著要吸收同樣多的太陽光，利用間接帶隙材料最為吸收層的厚度比利用直接帶隙之吸收層厚。三、太陽能電池目前共分三代第一代基板矽晶(Silicon Based)目前市場上，絕大多數的太陽能

第三代太阳能电池

染料敏化太阳能电池的原理染料敏化太阳能电池主要是由光阳极，电解质，和对电极组成的。光阳极半导体一般为二氧化钛，常用电解液一般是含有I-和I3-氧化还原电对的电解质，对电极主要是金属对电极和碳对电极。主要原理是(1).染料分子（D）在受到太阳光照射后由基态跃迁至激发态（D*），(2).处于激发态的染料分子将电子注入到光阳极半导体的导带中，激发态的染料分子被氧化，(3).电子经导电基底流入外电路。(4).氧化态的染料被I-还原成基态，使得染料分子再生，(5).I3-扩散到对电极后接受电子被还原，从而完成一个循环。(6).二氧化钛导带中接收的电子和氧化态染料复合，(7).导带上的电子和I3-复合，电池原理由主要由如上过程组成。 1.D+hv→D* 2.D*→D++e- 3.电子经导电基底流入外电路

4.3I-+2D+→I3-+D 5.I3-+2e-→3I- 6.D++e-→D 7.I3-+2e-→3I- 染料敏化太阳能电池的特点与传统的硅基太阳能电池相比较，染料敏化太阳能电池具有生产成本廉价[1]，生产过程简单，无毒，无污染且适合大规模生产，相对高的光电转化率等优势。在技术方面，染料敏化太阳能电池是一种光电化学太阳能电池，它主要由导电基底，光阳极，光敏染料，电解质和电极五部分构成。其中光阳极是DSSC[2]电池的核心部件之一，其结构和材料组成强烈影响着电池的光电转换效率。染料敏化太阳能电池中二氧化钛的制备方法用于染料敏化太阳能电池中的二氧化钛薄膜会对太阳能电池的效率产生重要的影响，因此不同的制备方法具有不同的结构进而影响其性能和效率。主要的制备方法如下。（1）溶胶—凝胶法溶胶—凝胶法是制备二氧化钛胶体最常用的一种方法，通常采用钛酸丁脂为原料加入去离子水和无水乙醇配制成反应溶液，并加入冰醋酸和乙酰丙酮作为催化剂，以缓解钛酸丁脂的强烈水解，在不断搅拌下即能形成均匀透明的溶液。通过调节溶液的酸碱度可以得到不同晶相和尺寸的二氧化钛凝胶。另外还可以采用四氯化钛水解后进行水热处理，通过控制前驱体的合成条件可以得到不同显微结构和均质稳定的纳米氧化钛胶体。但由于二氧化钛胶体结晶性能差，且晶粒过细严重降低光生电流的扩散，导致电池性能低下。（2）水热合成法水热合成法是一种在密闭容器内完成的化学方法，与凝胶溶胶法相比的主要区别在于温度和压力，其最大的优点是不需要高温烧结即可得到结晶粉末，从而省去了研磨和由此带来的杂质。Secung Yong Chae等将异丙醇钛逐滴加到乙醇和水的混和溶液中，通过加入硝酸把溶液的Ph值调到0.7，然后在240℃保温4h

太阳能电池介绍

光伏电池介绍一、太阳能电池太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成，太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。目前商用的太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。薄膜电池目前常见有：非晶硅电池、碲化镉电池、铜铟硒电池等。资料来源：公开数据

资料来源：前瞻产业研究院资料来源：光伏行业发展与投资分析——2014年回顾与2015年展望资料来源：光伏行业发展与投资分析——2014年回顾与2015年展望二、三代太阳能电池目前对于几代太阳能电池的分类有些不同，以下为几代太阳能电池的不同说法。 59% 20% 5% 10%6% 图3：2014年全球电池片生产布局情况中国大陆中国台湾日本、韩国东南亚其他

资料来源：维基百科三、CIGS（铜铟镓硒）介绍 CIGS是太阳能薄膜电池CuInGaSe的简写，属于薄膜太阳能电池的一种，其具有稳定性好、抗辐照性能好、成本低、效率高等优点。CIGS是在CIS中加入了Ga元素来取代部分的In（原因可能是In是稀有金属，或者矿石采取时就是混合物）小样品CIGS薄膜太阳能电池的最高转化效率2014年10月刷新为20.9%，由德国太阳能和氢能研究机构ZSW采用共蒸镀法制备。大面积电池组件转化效率及产量根据各公司制备工艺不同而有所不同，一般在10%~15%范围内。2010年CIGS技术被太阳能光伏领域运用的比例为3%，预计2020年将会上升到30%。 CIGS的技术优点主要有：（1）光吸收能力强 CIGS太阳能电池由Cu（铜）、In（铟）、Ga（镓）、Se（硒）四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶作为吸收层，可吸收光谱波长范围广，除了晶硅与非晶硅太阳能电池可吸收光的可见光谱范围，还可以涵盖波长在700~1200nm之间的红外光区域，即一天内可吸收光发电的时间最长，CIGS薄膜太阳能电池与同一瓦数级别的晶硅太阳能电池相比，每天可以超出20%比例的总发电量（2）发电稳定性高由于晶硅电池本质上有光致衰减的特性，经过阳光的长时间暴晒，其发电效能会逐渐减退，而CIGS太阳能电池则没有光致衰减特性，发电稳定性高。晶硅太阳能电池经过较长一段时间发电后，或多或少存在热斑现象，导致发电量小，增加维护费用，而CIGS太阳能电池能采用内部连接结构、可避免此现象的发生，较晶硅太阳能电池比所需的维护费用低。（3）转换效率高根据美国国家再生能源实验室(National Renewable Energy Labs;NREL)所公布，目前太阳能电池转换效率最高可达20.2%，而业界最高纪录可达17%，普遍标准为12%。（4）成产成本低

如何精准测量第三代(有机、染料敏化、钙钛矿)太阳能电池

如何精准测量第三代(有机、染料敏化、钙钛矿)太阳能电池随着电池材料的日新月异，有别于传统晶硅电池，新型电池在测试或评价方法上，比传统晶硅电池有更严谨的测试要求。本文将介绍第三代太阳能电池之最大功率测量方法，提供一标准的测试方法来达到更精确的结果。由测试光源的光谱和电池间的光谱响应来计算和标准测试条件STC下AM1.5G光谱的差异；经由此方法来选择合适的标准电池，再利用此标准电池来标定太阳模拟器标准光强，减少测试误差及不确定度。 1. 简介有机太阳电池OPV、染料敏化太阳电池DSSC及钙钛矿Perovskite(PVK) 研究在近几年来有跃进式的发展，目前有不少研究单位研究出转换效率突破10%的电池结构，且效率持续增加中，但其测试方式却不同于较成熟的晶硅电池。由于此类电池材料对光的反应不如晶硅电池快，所以测试上必需考虑测试的反应时间，才能真正有效测量电池效率；另一个很重要的原因在测试前模拟光源的光强校准，因为OPV/DSSC/PVK和晶硅参考电池其光谱响应有很明显的差异，也就是光谱失配，所以必需透过光谱失配修正后才能进行光强校准。选择合适的标准电池能减小(忽略)和待测电池的光谱失配，才不会造成测量上的误差。 2. 光谱失配修正在国际规范IEC 60904-9清楚定义评价太阳模拟器等级的方式，对于最大功率量测时的辐照度，使用标准电池来标定测试时的辐照度，但太阳模拟器光谱和标准测试条件AM 1.5G光谱必然的存在光谱误差，即使是等级A的太阳模拟器，仍有近±25%的误差。而标准电池和待测样品的光谱响应若不同时，则必需透过IEC 60904-7计算光谱失配来修正辐照度。如图一，以OPV为例，太阳模拟器光谱和电池的光谱响应图。图一、太阳模拟器光谱和电池的光谱响应图