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1、太阳能电池材料太阳能电池材料目目录录背景及发展历程背景及发展历程1基本原理基本原理2电池分类电池分类4发展前景发展前景5电池应用电池应用3背背景景1.1.地球每天接收的太阳能，相当于整个世界一年所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消耗的总能量的200200倍。太阳每秒发出的能量就大倍。太阳每秒发出的能量就大约相当于约相当于1.31.3亿亿吨标准煤完全燃烧时所释放出的亿亿吨标准煤完全燃烧时所释放出的全部热量。全部热量。2.2.包括风能、海洋能等，都是太阳能的子孙，都是包括风能、海洋能等，都是太阳能的子孙，都是太阳能转换而成。太阳能转换而成。3.3.太阳能是人类取之不尽用之不
2、竭的可再生清洁能太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生清洁能源。源。太阳能电池是太阳能利用的重要途径之一太阳能电池是太阳能利用的重要途径之一太阳能电池是太阳能利用的重要途径之一太阳能电池是太阳能利用的重要途径之一太阳能电池基本原理太阳能电池基本原理 1.1.太阳能电池太阳能电池 太阳能电池（太阳能电池（Solar CellsSolar Cells）,也称为光伏电池，是将太阳光也称为光伏电池，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组件，再按需要将一定数量的组件组合成
3、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方阵，经与储能装置、测量控制装置及直流-交流变换装置等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。相配套，即构成太阳电池发电系统，也称为光伏发电系统。2.2.光伏特效应光伏特效应光生伏特效应，是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结光生伏特效应，是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电势差的现象，简称合的不同部位之间产生电势差的现象，简称“光伏效应光伏效应”。太阳能电池基本原理太阳能电池基本原理太阳能电池是由电性质不太阳能电池是由电性质不同的同的n n型半导体和型半导体和p p型半导型半导体连接合成
4、，一边是体连接合成，一边是p p区区,一边是一边是n区，在两个相互区，在两个相互接触的界面附近形成一个接触的界面附近形成一个结叫结叫p-n结，结区内形成结，结区内形成内建电场，成为电荷运动内建电场，成为电荷运动的势垒。的势垒。太阳能电池基本原理太阳能电池基本原理 当太阳光入射到太阳电池表面上后当太阳光入射到太阳电池表面上后,所吸收得能量大于禁带所吸收得能量大于禁带宽度，在宽度，在p-np-n结中产生电子结中产生电子-空穴对，在空穴对，在p-np-n结内建电场作用下，结内建电场作用下，空穴向空穴向p p区移动，电子向区移动，电子向n n区移动，从而在区移动，从而在p p区形成空穴积累，在区形成空
5、穴积累，在n n区形成电子积累。若电路闭合，形成电流。区形成电子积累。若电路闭合，形成电流。太阳能电池发展历史太阳能电池发展历史 几千年来人类无意识地利用太阳能来取暖和晾晒物品，几千年来人类无意识地利用太阳能来取暖和晾晒物品，直到直到19世纪末才出现了第一台太阳能热水器，而第一片太阳世纪末才出现了第一台太阳能热水器，而第一片太阳能电池的出现则是在能电池的出现则是在1954年，其发展过程简列如下：年，其发展过程简列如下：1893年年法国科学家贝克勒尔发现法国科学家贝克勒尔发现“光生伏特效应光生伏特效应”，即，即“光伏效应光伏效应”。1930年年肖特基提出肖特基提出Cu2O势垒的势垒的“光伏效应光
6、伏效应”理论。同年，理论。同年，朗格首次提出用朗格首次提出用“光伏效应光伏效应”制造制造“太阳电池太阳电池”，使太阳能，使太阳能变成电能。变成电能。1941年年奥尔在硅上发现光伏效应。奥尔在硅上发现光伏效应。1954年年恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳能电池，效率为的单晶太阳能电池，效率为6%。同年，韦克尔首次发现了同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第一块薄膜太阳能电池。一块薄膜太阳能电池。太阳能电池的发展历史太阳能电池的发展历史1958年
7、年太阳能电池首次在空间应用，装备美国先锋太阳能电池首次在空间应用，装备美国先锋1号卫号卫星电源。星电源。1959年年第一个多晶硅太阳能电池问世，效率达第一个多晶硅太阳能电池问世，效率达5%。1975年年非晶硅太阳能电池问世。非晶硅太阳能电池问世。1980年年单晶硅太阳能电池效率达单晶硅太阳能电池效率达20%，砷化镓电池达，砷化镓电池达22.5%，多晶硅电池达，多晶硅电池达14.5%，硫化镉电池达，硫化镉电池达9.15%。1998年年单晶硅光伏电池效率达单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出。荷兰政府提出“荷荷兰百万个太阳光伏屋顶计划兰百万个太阳光伏屋顶计划”，到，到2020年完成。年完成。自
8、自50年代研制成第一块实用的硅太阳能电池、年代研制成第一块实用的硅太阳能电池、60年代太年代太阳能电池进入空间应用、阳能电池进入空间应用、70年代进入了地面应用，太阳能光年代进入了地面应用，太阳能光电技术已历经了半个世纪。发展到今天，世界太阳能电池组电技术已历经了半个世纪。发展到今天，世界太阳能电池组件的年产量达件的年产量达200MW以上。以上。太阳能电池的应用太阳能电池的应用建筑设施航天航空交通设施家电方面太阳能车通信方面领域太阳能电池的应用太阳能电池的应用交通设施交通设施交通交通/铁路信号灯铁路信号灯交通警示交通警示/标志灯标志灯高空障碍灯高空障碍灯太阳能电池的应用太阳能电池的应用通信方面
9、通信方面光缆维护站光缆维护站小型通信机小型通信机信号发射塔信号发射塔太阳能电池的应用太阳能电池的应用建建筑筑设设施施太阳能电池的应用太阳能电池的应用航空航天航空航天卫星供电电池卫星供电电池航天飞机供电航天飞机供电探测器电池探测器电池太阳能电池的应用太阳能电池的应用太阳能汽车太阳能汽车太阳能电池的应用太阳能电池的应用太阳能电池的应用太阳能电池的应用家家电方面方面手提灯手提灯节能灯能灯充充电器器太阳能电池的分类太阳能电池的分类1.按结构分类按结构分类同质节太阳能电池同质节太阳能电池异质节太阳能电池异质节太阳能电池肖特基太阳能电池肖特基太阳能电池2.按材料分类按材料分类硅太阳能电池硅太阳能电池多元化
10、合物薄膜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有机化合物太阳能电池敏化纳米晶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聚合物多层修饰电极型太阳能电池3.按工作方式分类按工作方式分类平板太阳能电池平板太阳能电池聚光太阳能电池聚光太阳能电池分光太阳能电池分光太阳能电池太阳能电池的分类太阳能电池的分类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89.989.9。第一代太阳能电池基于硅晶片基础之上，主要采用单。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
11、最高，晶体硅、多晶体硅为材料。其中，单晶硅电池转换效率最高，可达到可达到18182020，但生产成本高。，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第二代：薄膜太阳能电池，占太阳能电池产品市场的9.9%9.9%，第，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化物等为材料。效率比第一代低，最高的的转化效率为1313，但生产成本最低。但生产成本最低。p第三代：铜铟硒（第三代：铜铟硒（CISCIS）等化合物薄膜太阳能电池及薄膜）等化合物薄膜太阳能电池及薄膜SiSi系
12、太系太阳能电池。主要处于实验室生产状态，阳能电池。主要处于实验室生产状态，由于其的高效率，低成由于其的高效率，低成本而存在潜在庞大的经济效应。本而存在潜在庞大的经济效应。太阳能电池的分类太阳能电池的分类A纳米晶体纳米晶体TiO_2多孔膜的制备、性能及其在太阳能电池中的应用多孔膜的制备、性能及其在太阳能电池中的应用BGraetzel型光型光电化学太阳能化学太阳能电池池(PEC)研究研究进展展C染料敏化染料敏化TiO_2纳晶太阳能电池研究进展纳晶太阳能电池研究进展硅太阳能电池硅太阳能电池硅太阳能电池可分为硅太阳能电池可分为：单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池多晶硅薄膜太阳能电池多晶硅薄膜太阳能电池非
13、晶硅薄膜太阳能电池非晶硅薄膜太阳能电池1.1.单晶硅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。础上。生产工艺：生产工艺：硅太阳能电池硅太阳能电池导电玻璃玻璃膜切割膜切割清洗清洗检测镀铝电极极沉沉积PN结老化老化检测封装封装成品成品检测硅太阳能电池硅太阳能电池p德国费莱堡太阳能系统研究所德国费莱堡太阳能系
14、统研究所保持着世界领先水平保持着世界领先水平电池转化效电池转化效率超过率超过23%，最大值可达，最大值可达23.3。pKyocera公司公司制备的大面积单电晶太阳能电池转换效率制备的大面积单电晶太阳能电池转换效率19.44%。p北京太阳能研究所北京太阳能研究所研制的平面高效单晶硅电池（研制的平面高效单晶硅电池（2cm2cm）转）转换效率达换效率达19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池（，刻槽埋栅电极晶体硅电池（5cm5cm）转换）转换效率达效率达8.6%。单晶硅太阳能电池转换效率最高，由于受单晶硅材料价格单晶硅太阳能电池转换效率最高，由于受单晶硅材料价格及繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅电池成本价
15、格较高，要想及繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅电池成本价格较高，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。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。硅太阳能电池硅太阳能电池2.非晶硅薄膜太阳能电池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。其基本结构不是其基本结构不是pn结而是结而是pin结。掺硼形成结。掺
16、硼形成p区，掺磷形成区，掺磷形成n区，区，i为非杂质或轻掺为非杂质或轻掺杂的本征层。杂的本征层。硅太阳能电池硅太阳能电池突出特点：突出特点：材料和制造工艺成本低。材料和制造工艺成本低。制作工艺为低温工艺（制作工艺为低温工艺（100-300），耗能较低。），耗能较低。易于形成大规模生产能力，生产可全流程自动化。易于形成大规模生产能力，生产可全流程自动化。品种多，用途广。品种多，用途广。存在问题：存在问题：光学带隙为光学带隙为1.7eV1.7eV对长波区域不敏感对长波区域不敏感转换效率转换效率低低 光致衰退效应光致衰退效应:光电效率随着光照时间的延续而衰减光电效率随着光照时间的延续而衰减解决途径：
17、制备叠层太阳能电池，即在制备的解决途径：制备叠层太阳能电池，即在制备的p p-i-i-n n单结太阳能单结太阳能 电池上再沉一个或多个电池上再沉一个或多个p-i-np-i-n子电池制得。子电池制得。硅太阳能电池硅太阳能电池生产方法：生产方法：反应溅射法、反应溅射法、PECVD法、法、LPCVD法法。反应气体：反应气体：H2稀释的稀释的SiH4衬底材料：玻璃、不锈钢等衬底材料：玻璃、不锈钢等硅太阳能电池硅太阳能电池p美国联合太阳能公司（美国联合太阳能公司（VSSC）制得的制得的单结太阳能电池单结太阳能电池最高最高转换效率为转换效率为9.3%，三带隙三叠层电池三带隙三叠层电池最高转换效率为最高转换
18、效率为13(在小面积上在小面积上0.5cm0.5cm)。p日本中央研究院日本中央研究院采用一系列新措施，制得的非晶硅电池的转采用一系列新措施，制得的非晶硅电池的转换效率为换效率为13.2。p国内关于非晶硅薄膜电池国内关于非晶硅薄膜电池，尤其，尤其叠层太阳能电池的研究并不叠层太阳能电池的研究并不多多，南开大学南开大学耿新华耿新华等用工业用材料等用工业用材料，以铝电极制备出面积以铝电极制备出面积为为20cm20cm、转换效率为、转换效率为8.28的叠层太阳能电池。的叠层太阳能电池。由于具有相对较高的转换效率和较低的成本及重量轻等由于具有相对较高的转换效率和较低的成本及重量轻等特点，有着极大的潜力。
19、但其稳定性不高，直接影响实际应特点，有着极大的潜力。但其稳定性不高，直接影响实际应用。若进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，非晶硅大用。若进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，非晶硅大阳能电池将是太阳能电池的主要发展产品之一。阳能电池将是太阳能电池的主要发展产品之一。硅太阳能电池硅太阳能电池3.多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池 多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，用相对薄的晶体硅层作为太阳电池的激活层料上，用相对薄的晶体硅层作为太阳电池的激活层,不仅保持不仅保持了晶体硅太阳电池的高性能和稳定性了晶体硅太阳电池的高性能和
20、稳定性,而且材料的用量大幅度而且材料的用量大幅度下降下降,明显地降低了电池成本。多晶硅薄膜太阳电池的工作原明显地降低了电池成本。多晶硅薄膜太阳电池的工作原理与其它太阳电池一样理与其它太阳电池一样,是基于太阳光与半导体材料的作用而是基于太阳光与半导体材料的作用而形成光伏效应。形成光伏效应。常用制备方法：常用制备方法：低压化学气相沉积法（低压化学气相沉积法（LPCVD）等离子增强化学气相沉积（等离子增强化学气相沉积（PECVD）液相外延法（液相外延法（LPPE）溅射沉积法溅射沉积法化学气相沉积法化学气相沉积法硅太阳能电池硅太阳能电池反反应应气体气体SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或或SiH
21、4（一定保护气氛下）一定保护气氛下）硅原子硅原子沉沉积积在加在加热热的的衬衬底上底上（衬衬底材料底材料为为Si、SiO2、Si3N4等等）存在问题：存在问题：非硅非硅衬衬底上很底上很难难形成形成较较大的晶粒大的晶粒，容易在晶粒容易在晶粒间间形形成空隙成空隙解决方法：先用解决方法：先用LPCVD在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层，在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜。再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜。硅太阳能电池硅太阳能电池p德国费莱堡太阳能研究所德国费莱堡太阳能研究所采用区馆再结晶技术在
22、采用区馆再结晶技术在FZSiFZSi衬底上制衬底上制得的多晶硅电池转换效率为得的多晶硅电池转换效率为1919。p日本三菱公司日本三菱公司用用上述方法制备的电池，效率达上述方法制备的电池，效率达16.42%16.42%。p美国美国Astropower公司公司采用采用LPPE制备的电池效率达制备的电池效率达12.2%12.2%。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅较单晶硅少，又无效率衰退多晶硅薄膜电池由于所使用的硅较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池硅电池，
23、而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。硅太阳能电池硅太阳能电池三种硅基太阳能电池性能分析三种硅基太阳能电池性能分析种类种类优势优势劣势劣势转换效率转换效率单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池转化效率最高，技术最转化效率最高，技术最为成熟为成熟硅消耗量大，成本高，工艺硅消耗量大，成本高，工艺复杂复杂16%-20%16%-20%多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池转化效率较高转化效率较高多晶硅生产工艺复杂，供应多晶硅生产工艺复杂，供应受限制受限制14%-16%14%-16%非晶硅薄膜太阳能电池非晶硅薄膜太阳能电池成本低
24、，可大规模生产成本低，可大规模生产转换效率不高，光致衰退效转换效率不高，光致衰退效率率9%-13%9%-13%非晶硅太阳能电池最终将取代单晶硅太阳能电池非晶硅太阳能电池最终将取代单晶硅太阳能电池硅太阳能电池硅太阳能电池太太阳阳能能发发电电宗宗旨旨：降降低低成成本本和和提提高高效效率率多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池 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，其主要包括砷化镓化镓III-VIII-V族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜电池等。族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜电池等。硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能
25、硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。体硅太阳能电池最理想的替代产品。砷化镓砷化镓III-VIII-V化合物电池的转换效率可达化合物电池的转换效率可达28%28%，砷化镓化合，砷化镓化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但
26、是砷化镓能力强，对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是砷化镓材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了用砷化镓电池的普材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了用砷化镓电池的普及。及。多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池 铜铟硒薄膜电池（简称铜铟硒薄膜电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致）适合光电转换，不存在光致衰退效应的问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性衰退效应的问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太能电池的一个重能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有要方
27、向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。金属栅状电极减反射膜窗口层(ZnO)过渡层(CdS)光吸收层(CIS)金属背电极(MO)玻璃衬底有机化合物太阳能电池有机化合物太阳能电池 有机太阳能电池以有光敏性质的有机物作为半导体材料，有机太阳能电池以有光敏性质的有机物作为半导体材料，以光伏效应而产生电压形成电流。有机太阳能电池按照半导体以光伏效应而产生电压形成电流。有机太阳能电池按照半导体的材料可以分为单质结结构、的材料可以分为单质结结构、pnpn异质结结构和染料敏化纳米晶异质结结构和染料敏化纳米晶结构
28、。结构。根据有关调查数据，有机太阳能电池的成本平均只有硅太根据有关调查数据，有机太阳能电池的成本平均只有硅太阳能电池的阳能电池的10%-20%10%-20%；然而，目前市场上的有机太阳能电池的；然而，目前市场上的有机太阳能电池的光电转换效率最高只有光电转换效率最高只有10%10%，这是制约其全面推广的主要问题。，这是制约其全面推广的主要问题。因此，如何提高光电转换率是今后应该解决的重点问题。因此，如何提高光电转换率是今后应该解决的重点问题。有机化合物太阳能电池有机化合物太阳能电池2009年年4月月26日日naturephotonics上的高效单结电池上的高效单结电池敏化纳米晶太阳能电池敏化纳米
29、晶太阳能电池 染料敏化染料敏化TiO2太阳太阳电电池池实际实际上是一种光上是一种光电电化学化学电电池。池。1991年，年，瑞士洛桑高等工业学院瑞士洛桑高等工业学院(EPFL)的的MichaelGrtzel教授领导的教授领导的研究小组用廉价的宽带隙氧化物半导体研究小组用廉价的宽带隙氧化物半导体TiO2制备成纳米晶薄膜制备成纳米晶薄膜,薄膜上吸附大量羧酸薄膜上吸附大量羧酸-联吡啶联吡啶Ru(II)的配合物的敏化染料，并选用的配合物的敏化染料，并选用含氧化还原电对的低挥发性盐作为电解质，研制成一种称为染含氧化还原电对的低挥发性盐作为电解质，研制成一种称为染料敏化纳米晶太阳能电池料敏化纳米晶太阳能电池
30、。纳米晶纳米晶TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上，制作成本仅以上，制作成本仅为硅太阳电池的为硅太阳电池的1/51/10,寿命能达到寿命能达到20年以上。但此类电池年以上。但此类电池的研究和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。的研究和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。敏化纳米晶太阳能电池敏化纳米晶太阳能电池基本原理：基本原理：染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不稳定，电染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不稳定，电子快速注入到紧邻的子快速
31、注入到紧邻的TiO2导带，染料中失去的电子则很快从电导带，染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿，进入解质中得到补偿，进入TiO2导带中的电于最终进入导电膜导带中的电于最终进入导电膜,然然后通过外回路产生光电流。后通过外回路产生光电流。敏化纳米晶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聚合物多层修饰电极型太阳能电池 以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本低等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价
32、电广泛，成本低等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。能具有重要意义。以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索能否发展为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。各类太能能性能比较各类太能能性能比较各类太阳能性能比较各类太阳能性能比较种类种类材料材料太阳能单太阳能单电池效率电池效率太阳能电太阳能电池模块效池模块效率率主要制备方法主要制备方法优点优点缺点缺点硅
33、系太硅系太阳能电阳能电池池单晶硅单晶硅1524%1320%表面结构化表面结构化发射区钝化发射区钝化分区掺杂分区掺杂效率最高效率最高技术成熟技术成熟工艺繁琐工艺繁琐成本高成本高多晶硅多晶硅1017%1015%化学气相沉积化学气相沉积法法液相外延法液相外延法溅射沉积法溅射沉积法无效率衰退问题无效率衰退问题成本远低于单晶成本远低于单晶硅硅效率低于效率低于单晶硅单晶硅非晶硅非晶硅813%510%反应溅射法反应溅射法PECVD法法LPCVD法法成本较低成本较低转换效率较高转换效率较高稳定性不稳定性不高高各类太阳能性能比较各类太阳能性能比较种类种类材料材料单电池单电池效率效率模块效率模块效率主要制备主要制
34、备方法方法优点优点缺点缺点多元化合物多元化合物薄膜太阳能薄膜太阳能电池电池砷化镓砷化镓1932%2330%MOVPE和和LPPE技术技术效率较高效率较高成本较单成本较单晶硅低晶硅低易于规模易于规模生产生产原材料镉原材料镉有剧毒有剧毒碲化镉碲化镉1015%710%铜铟硒铜铟硒1012%810%真空蒸镀真空蒸镀法和硒化法和硒化法法价格低廉价格低廉性能良好性能良好工艺简单工艺简单原材料来原材料来源比较有源比较有限限纳米晶化学太阳能电池纳米晶化学太阳能电池811%58%溶胶凝胶溶胶凝胶法法水热反应水热反应溅射法溅射法成本低廉成本低廉工艺简单工艺简单性能稳定性能稳定聚合物多层修饰电极型太阳聚合物多层修饰
35、电极型太阳能电池能电池35%处于研发处于研发当中当中易制作易制作材料广泛材料广泛成本低成本低寿命短寿命短各类太阳能性能比较各类太阳能性能比较太阳能电池的展望太阳能电池的展望太阳能电池的展望太阳能电池的展望pIII-V-V族化合物及族化合物及铜铟铜铟硒硒等系由稀有元素所制备，尽管等系由稀有元素所制备，尽管电池转换电池转换效率很高，效率很高，但从材料来源看，这类太阳能电池将来不可能占据但从材料来源看，这类太阳能电池将来不可能占据主导地位。主导地位。p纳米晶太阳能电池和聚合物修饰电极型太阳能电池，它们的研纳米晶太阳能电池和聚合物修饰电极型太阳能电池，它们的研究刚刚起步，短时间内不可能替代正在应用的太阳能电池。从究刚刚起步，短时间内不可能替代正在应用的太阳能电池。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转换效率和材料的来源角度讲，多晶硅和非晶硅薄膜电池具有具有较高的转换效率和相对较低的成本，较高的转换效率和相对较低的成本，将最终取代单晶硅电池，将最终取代单晶硅电池，成为市场的主导产品。成为市场的主导产品。p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。成本上来。TheendThankyou