太阳能电池及材料-课件
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10~ 12%
8~11%
3~5%
模块效率 23~30% 7~10% 8~10%
~8%
主要制备 方法
MOVPE和 LPE技术
真空蒸镀 法和硒化
法 溶胶凝胶
法 水热反应 溅射法 处于研发
当中
优点
效率较高 成本较单 晶硅低 易于规模
生产
价格低廉 性能良好 工艺简单
成本低廉 工艺简单 性能稳定
易制作 材料广泛 成本低
单晶硅太阳能电池
1、硅系太阳能电池
多晶硅薄膜太阳能电池
非晶硅薄膜太阳能电池
据
所 用
2、多元化合物薄膜太阳能电池
砷化镓III-V化合物 硫化镉
材
料 分
3、聚合物多层修饰电极型电池
铜铟硒
4、纳米晶化学太阳能电池
五、太阳能电池对材料的要求
➢ 半导体材料的禁带不能太宽 ➢ 要有较高的光电转换效率 ➢ 材料本身对环境不造成污染 ➢ 材料便于工业化生产且材料性能稳定
Policy 28 (2000): 989-998 5. Oliver, Mark, and Jackson, Tim. “The viability of solar
Photovoltaics.” Energy Policy 28 (2000) 983-988
Thank you
无效率衰退问 题
成本远低于单 晶硅
缺点
工艺繁 琐
成本高
效率低 于单晶
硅
5~10%
反应溅射法 PECVD法 LPCVD法
成本较低 转换效率较高
稳定性 不高
种类
材料
多元化合 物薄膜太 阳能电池
砷化镓 碲化镉 铜铟硒
纳米晶化学太阳能电池
聚合物多层修饰电极型太 阳能电池
单电 池效 率 19~ 32%
10~ 15%
缺点：
✓ 受地域及天气影响较大 ✓ 由于太阳能分散、密度低，发电装置会占去较
大的面积 ✓ 光电转化效率低致使发电成本较传统方式偏高
八、太阳能电池的展望
III-V族化合物及铜铟硒等系由稀有元素所制备，但从材料 来源看，这类太阳能电池将来不可能占据主导地位。
另两类电池纳米晶太阳能电池和聚合物修饰电极太阳能电池 ，它们的研究刚刚起步，短时间内不可能替代应系太阳能电 池。
此处加标题
太阳能电池及材料
眼镜小生制作
报告内容
❖ 序言 ❖ 太阳能电池简介 ❖ 太阳能电池工作原理 ❖ 太阳能电池分类 ❖ 太阳能电池对材料的要求 ❖ 各类太阳能电池的制造方法及研究状况 ❖ 利用太阳能电池发电的优缺点 ❖ 太阳能电池的展望
wenku.baidu.com、序言
1、地球每天接收的太阳能，相当于整个世界一年所消耗 的总能量的200倍。太阳每秒发出的能量就大约相当于 1.3亿亿吨标准煤完全燃烧时所释放出的全部热量。
2、包括风能、海洋能等，都是太阳能的子孙、都是太阳 能转换而成。
3、太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生清洁能源。
太阳能电池是太阳能利用的重要途径之一
二、太阳能电池简介
1、太阳光能转换成电能的装置，采用半导体 产生PN结来获得电位。
2、太阳能电池是物理电池之一。
三、太阳能电池工作原理
光伏效应
四、太阳能电池的分类
（263）：156～166 3. Solar Energy Research Institute. Basic Photovoltaic
Principles. New York: New York, 1984 4. Green, M.A. “Photovoltaics: Technology Overview.” Energy
缺点
原材料镉 有剧毒
原材料来 源比较有
限
寿命短
七、利用太阳能电池发电的优缺点
优点： ✓ 属于可再生能源，不必担心能源枯竭 ✓ 太阳能本身并不会给地球增加热负荷 ✓ 运行过程中低污染、平稳无噪音 ✓ 发电装置需要极少的维护,寿命可达20年 ✓ 所产生的电力既可供家庭单独使用也可并入电网 ✓ 用途广泛
六、各类太阳能电池的制造方法及研 究状况
种类
硅系 太阳 能电 池
材料
单晶 硅
多晶 硅
非晶 硅
太阳能 单电池 效率 15~24%
10~17%
8~13%
太阳能 电池模 块效率 13~20%
10~15%
主要制备方 法
优点
表面结构化 发射区钝化 分区掺杂
效率最高 技术成熟
化学气相沉 积法
液相外延法 溅射沉积法
从转换效率和材料的来源角度讲，多晶硅和非晶硅薄膜电池 将最终取代单晶硅电池，成为市场的主导产品。
今后研究的重点除继续开发新的电池材料外应集中在如何降 低成本上来，近来国外曾采用某些技术制得硅条带作为多晶 硅薄膜太阳能电池的基片，以达到降低成本的目的，效果还 是比较理想的。
参考文献
1. 李彩华 译，太阳电池，北京大学出版社，1990 2. 尤如瑾，世界太阳光电产业现况展望，机械工业特讯，2005
8~11%
3~5%
模块效率 23~30% 7~10% 8~10%
~8%
主要制备 方法
MOVPE和 LPE技术
真空蒸镀 法和硒化
法 溶胶凝胶
法 水热反应 溅射法 处于研发
当中
优点
效率较高 成本较单 晶硅低 易于规模
生产
价格低廉 性能良好 工艺简单
成本低廉 工艺简单 性能稳定
易制作 材料广泛 成本低
单晶硅太阳能电池
1、硅系太阳能电池
多晶硅薄膜太阳能电池
非晶硅薄膜太阳能电池
据
所 用
2、多元化合物薄膜太阳能电池
砷化镓III-V化合物 硫化镉
材
料 分
3、聚合物多层修饰电极型电池
铜铟硒
4、纳米晶化学太阳能电池
五、太阳能电池对材料的要求
➢ 半导体材料的禁带不能太宽 ➢ 要有较高的光电转换效率 ➢ 材料本身对环境不造成污染 ➢ 材料便于工业化生产且材料性能稳定
Policy 28 (2000): 989-998 5. Oliver, Mark, and Jackson, Tim. “The viability of solar
Photovoltaics.” Energy Policy 28 (2000) 983-988
Thank you
无效率衰退问 题
成本远低于单 晶硅
缺点
工艺繁 琐
成本高
效率低 于单晶
硅
5~10%
反应溅射法 PECVD法 LPCVD法
成本较低 转换效率较高
稳定性 不高
种类
材料
多元化合 物薄膜太 阳能电池
砷化镓 碲化镉 铜铟硒
纳米晶化学太阳能电池
聚合物多层修饰电极型太 阳能电池
单电 池效 率 19~ 32%
10~ 15%
缺点：
✓ 受地域及天气影响较大 ✓ 由于太阳能分散、密度低，发电装置会占去较
大的面积 ✓ 光电转化效率低致使发电成本较传统方式偏高
八、太阳能电池的展望
III-V族化合物及铜铟硒等系由稀有元素所制备，但从材料 来源看，这类太阳能电池将来不可能占据主导地位。
另两类电池纳米晶太阳能电池和聚合物修饰电极太阳能电池 ，它们的研究刚刚起步，短时间内不可能替代应系太阳能电 池。
此处加标题
太阳能电池及材料
眼镜小生制作
报告内容
❖ 序言 ❖ 太阳能电池简介 ❖ 太阳能电池工作原理 ❖ 太阳能电池分类 ❖ 太阳能电池对材料的要求 ❖ 各类太阳能电池的制造方法及研究状况 ❖ 利用太阳能电池发电的优缺点 ❖ 太阳能电池的展望
wenku.baidu.com、序言
1、地球每天接收的太阳能，相当于整个世界一年所消耗 的总能量的200倍。太阳每秒发出的能量就大约相当于 1.3亿亿吨标准煤完全燃烧时所释放出的全部热量。
2、包括风能、海洋能等，都是太阳能的子孙、都是太阳 能转换而成。
3、太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生清洁能源。
太阳能电池是太阳能利用的重要途径之一
二、太阳能电池简介
1、太阳光能转换成电能的装置，采用半导体 产生PN结来获得电位。
2、太阳能电池是物理电池之一。
三、太阳能电池工作原理
光伏效应
四、太阳能电池的分类
（263）：156～166 3. Solar Energy Research Institute. Basic Photovoltaic
Principles. New York: New York, 1984 4. Green, M.A. “Photovoltaics: Technology Overview.” Energy
缺点
原材料镉 有剧毒
原材料来 源比较有
限
寿命短
七、利用太阳能电池发电的优缺点
优点： ✓ 属于可再生能源，不必担心能源枯竭 ✓ 太阳能本身并不会给地球增加热负荷 ✓ 运行过程中低污染、平稳无噪音 ✓ 发电装置需要极少的维护,寿命可达20年 ✓ 所产生的电力既可供家庭单独使用也可并入电网 ✓ 用途广泛
六、各类太阳能电池的制造方法及研 究状况
种类
硅系 太阳 能电 池
材料
单晶 硅
多晶 硅
非晶 硅
太阳能 单电池 效率 15~24%
10~17%
8~13%
太阳能 电池模 块效率 13~20%
10~15%
主要制备方 法
优点
表面结构化 发射区钝化 分区掺杂
效率最高 技术成熟
化学气相沉 积法
液相外延法 溅射沉积法
从转换效率和材料的来源角度讲，多晶硅和非晶硅薄膜电池 将最终取代单晶硅电池，成为市场的主导产品。
今后研究的重点除继续开发新的电池材料外应集中在如何降 低成本上来，近来国外曾采用某些技术制得硅条带作为多晶 硅薄膜太阳能电池的基片，以达到降低成本的目的，效果还 是比较理想的。
参考文献
1. 李彩华 译，太阳电池，北京大学出版社，1990 2. 尤如瑾，世界太阳光电产业现况展望，机械工业特讯，2005