太阳能电池种类、发展历史及发展现状
太阳能电池的发展现状与未来

太阳能电池的发展现状与未来太阳能电池是一种利用太阳能光电转换原理将光能转化为电能的装置。
自20世纪60年代开始发展以来,太阳能电池不断得到改善和进步,越来越成熟和普及。
本文将从太阳能电池的发展历程、现状和未来展望三个方面来探讨。
发展历程太阳能电池的历史可以追溯到19世纪初,当时法国科学家贝克勒耳用铂和银的连接件制造了最早的太阳能电池。
经过多位科学家的不断努力,直到20世纪60年代才发明出了靶材溅射制备硅太阳能电池。
1975年,太阳能电池开始进入商业化生产阶段。
在50多年的时间里,太阳能电池的材料、效率不断地被改善,尤其是硅太阳能电池,从最早的单结构到多层结构,到目前最高效的PERC和垂直多晶硅电池,在国内和国际市场上得到广泛应用。
现状目前,太阳能电池仍然是一个崭新而快速发展的领域。
据统计,2019年全球太阳能发电装机容量已达580GW,该数字预计将在2022年达到1TW。
这样的快速增长不仅推动了太阳能电池市场的发展,也促进了相关产业的发展,如太阳能电池板、电池组件、电池系统等。
然而,太阳能电池在实际使用过程中依然存在一些问题,如光反射和光伏效应,这导致太阳能电池的效率并未达到理论上的最大值。
此外,寿命和成本始终是太阳能电池要解决的两个瓶颈。
我们可以看到,在太阳能领域,国家一直在进行政策调整和技术研发。
光伏产业已经从“弯道超车”进入“加速提速”的阶段,未来发展势头可观。
未来展望未来,随着太阳能电池技术的发展和产业链的升级,太阳能电池市场将进一步扩大。
太阳能电池的应用领域也将进一步普及,如农业、智慧城市、智能家居、无人机等。
在技术方面,太阳能电池材料的研发仍将是一个重点。
当下,钙钛矿材料、铜铟镓硒等化合物太阳能电池材料备受关注。
钙钛矿的发展速度很快,基于钙钛矿材料的太阳能电池的效率已达到了25%以上,比传统的多晶硅太阳能电池要高。
同时,建设转型升级的产业基地,规模化推广效益更高、可持续性更好的太阳能电池也是未来的一大趋势。
太阳能电池发展现状与未来

太阳能电池发展现状与未来近年来,能源问题逐渐成为全球范围内的热门议题。
传统能源消耗日益加剧,环境污染日益严重,人们开始更加重视可再生能源的发展和利用。
在可再生能源中,太阳能电池作为一种安全、清洁、可再生的能源,在能源领域持续发展,并且在未来有着广阔的应用前景。
一、太阳能电池的发展史太阳能电池的起源可以追溯到19世纪初,当时欧洲的科学家们开始研究光电效应——即光能被转化为电能的现象。
但直到20世纪初,太阳能电池还处于实验阶段,并未应用于实际生产中。
1941年,美国贝尔实验室的研究人员Russell S. Ohl发明了第一块硅太阳能电池。
此后,太阳能电池经过几十年的发展,技术不断改善和创新,形成了多种类型的太阳能电池。
二、太阳能电池的现状目前,太阳能电池是可再生能源中发展较为成熟的一种。
根据不同的制造材料,太阳能电池可分为多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、有机薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池等,其中多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池是应用最广泛的两种。
太阳能电池不断突破技术瓶颈,产品性能和价格不断提高,市场需求不断增加。
目前,欧美国家是太阳能电池的主要生产和消费地区,此外,亚洲国家也有较快的发展。
据国际能源署(IEA)数据显示,2016年全球新增太阳能电池容量达到76 GW,2020年全球总太阳能电池容量预计达到600GW。
在我国,太阳能电池产业也在快速发展。
截至2019年,中国的太阳能电池全球市场份额已达到70%以上。
太阳能光伏发电成为我国能源领域的重点发展项目之一,具有良好的市场前景。
三、太阳能电池的未来发展未来的太阳能电池发展趋势,既包括技术的先进性,也包括产业应用的广泛性。
1. 技术的先进性太阳能电池是一个高技术行业,未来的发展主要在技术提升方面。
目前,太阳能电池的效率已经达到了22%以上,但依然存在提升的空间。
未来,太阳能电池还将利用新材料、新技术和新工艺,提高电池的效率和稳定性,减轻太阳能电池对环境的污染,以及更好地适应各种气候环境下的利用需求。
太阳能电池技术的发展历程与趋势

太阳能电池技术的发展历程与趋势太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的器件,它可以直接利用阳光的辐射能来产生电能,是可再生能源的一种重要来源。
太阳能电池技术的发展历程可以追溯到19世纪初,经过几十年的研究和发展,太阳能电池已经成为一种成熟的技术,并逐渐在工业和生活中得到广泛应用。
太阳能电池的发展可以分为以下几个阶段:1. 单晶硅太阳能电池(1950s-1960s):最早的太阳能电池是由单晶硅制成的。
这种太阳能电池的制作过程较为复杂,成本较高,效率也不高。
2. 多晶硅太阳能电池(1970s-1980s):为了降低太阳能电池的成本,研究人员开始探索使用多晶硅制作太阳能电池。
多晶硅太阳能电池的制作工艺相对简单,成本较低,效率也有所提高。
3. 薄膜太阳能电池(1990s-2000s):薄膜太阳能电池采用了新的制作材料,如非晶硅、柔性聚合物等。
这种太阳能电池能够灵活应用于各种场景,并且制作成本相对较低,但效率相对较低。
4. 第三代太阳能电池(2000s至今):随着科技的发展,研究人员开始探索新的太阳能电池技术,包括有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池等。
这些新型太阳能电池具有制作工艺简单、成本低、效率高等特点,被认为是太阳能电池技术的未来发展方向。
当前,太阳能电池技术正朝着以下几个趋势发展:1. 提高效率:太阳能电池的效率是指太阳能转化为电能的比例,当前主流的太阳能电池的效率约为20%左右。
研究人员正在不断寻求提高太阳能电池的效率,通过改良材料、结构和工艺等方面来实现。
2. 降低成本:目前,太阳能电池的制作成本较高,主要是由于材料成本和制造工艺的复杂性所导致的。
研究人员正在努力降低太阳能电池的制作成本,以提升其在市场中的竞争力。
3. 增强稳定性和可靠性:太阳能电池需要长时间稳定运行才能实现经济效益。
因此,研究人员正在致力于提高太阳能电池的稳定性和可靠性,以减少运行中出现的故障和损坏。
4. 发展新型材料和新工艺:为了进一步提高太阳能电池的效率和降低成本,研究人员正在开发新型材料和新工艺。
太阳能电池的发展历史

太阳能电池的发展历史太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置,它的发展历史可以追溯到19世纪初。
本文将详细介绍太阳能电池的发展历程,包括关键技术突破、应用领域扩展以及未来发展趋势。
1. 太阳能电池的起源太阳能电池最早由法国物理学家爱德蒙·贝克勒尔于1839年发现。
他发现某些物质在受到光照时会产生电流,这被称为光电效应。
然而,贝克勒尔的发现并没有引起太多关注,太阳能电池的实际应用还需要等待几十年。
2. 第一代太阳能电池的发展第一代太阳能电池采用的是单晶硅或者多晶硅材料,于1954年由贝尔实验室的研究人员发明。
这种太阳能电池的效率相对较低,仅为6%,并且成本较高,限制了其商业化应用。
然而,这一突破为后续的研究提供了基础。
3. 第二代太阳能电池的突破第二代太阳能电池的突破发生在20世纪70年代末和80年代初。
研究人员开始使用非晶硅材料来创造太阳能电池,这种材料的成本更低,创造过程也更简单。
与第一代太阳能电池相比,第二代太阳能电池的效率有所提高,达到了10%摆布。
4. 第三代太阳能电池的发展第三代太阳能电池的研究主要集中在21世纪初。
这些太阳能电池采用了新型材料和结构,旨在提高效率并降低成本。
其中最有潜力的技术包括多结太阳能电池、有机太阳能电池和染料敏化太阳能电池。
这些新技术的研究仍在进行中,但已经取得了一些突破。
5. 太阳能电池的应用领域扩展随着太阳能电池技术的不断发展,其应用领域也在不断扩大。
最早的应用是在太空探索中,太阳能电池被用于为宇航员提供电力。
随后,太阳能电池开始在地面上的一些特定应用中使用,例如远程地区的电力供应和农村地区的电力照明。
现在,太阳能电池已经广泛应用于家庭光伏发电系统、商业光伏电站和城市建造的太阳能光伏系统。
6. 太阳能电池的未来发展趋势太阳能电池的未来发展趋势主要集中在提高效率、降低成本和改善可持续性。
研究人员正在探索新的材料和结构,以提高太阳能电池的效率。
同时,随着创造工艺的改进和规模效应的实现,太阳能电池的成本也将进一步降低。
太阳能电池的发展历史

太阳能电池的发展历史引言概述:太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置,其发展历史可以追溯到19世纪末。
随着科技的进步和环境意识的增强,太阳能电池的研究和应用逐渐成为全球关注的焦点。
本文将从太阳能电池的起源开始,分别介绍其发展历程、技术突破、应用领域以及未来发展趋势。
一、太阳能电池的起源1.1 伏打效应的发现伏打效应是太阳能电池的基础,它于1839年被法国物理学家贝克勒尔首次观察到。
贝克勒尔发现,当将两个金属板放在电解质中,同时照射阳光时,会产生电流。
这一发现为太阳能电池的研究奠定了基础。
1.2 第一代太阳能电池的诞生在20世纪初,美国科学家查尔斯·菲茨杰拉德和沃尔顿·斯莫兰共同发明了第一代太阳能电池。
他们使用硒作为半导体材料,将其暴露在阳光下,通过伏打效应将光能转化为电能。
尽管效率较低,但这标志着太阳能电池的诞生。
1.3 太阳能电池的商业化应用随着科技的进步,太阳能电池的效率逐渐提高,并开始在实际应用中发挥作用。
20世纪50年代,太阳能电池开始用于人造卫星的电力供应,如美国先进通信卫星计划中使用的太阳能电池板。
这标志着太阳能电池的商业化应用进入了实质阶段。
二、太阳能电池的技术突破2.1 多晶硅太阳能电池的问世20世纪70年代,多晶硅太阳能电池的研发成功,大大提高了太阳能电池的效率。
多晶硅太阳能电池采用多晶硅片作为半导体材料,具有较高的光电转换效率和较低的制造成本,成为当时主流的太阳能电池技术。
2.2 薄膜太阳能电池的出现薄膜太阳能电池是指将薄膜材料作为光电转换层的太阳能电池。
20世纪80年代,美国科学家发明了第一种薄膜太阳能电池,采用了铜铟硒化物材料。
薄膜太阳能电池具有灵活性、轻薄便携等特点,为太阳能电池的应用提供了更多可能性。
2.3 高效率太阳能电池的研究近年来,科学家们致力于提高太阳能电池的转换效率。
研究人员通过改进材料结构、引入新的材料以及优化工艺等手段,不断提高太阳能电池的效率。
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引言概述:太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置,具有环保、可再生等优点,被广泛应用于电力供应、照明和电子设备等领域。
本文将介绍太阳能电池的种类、发展历史以及目前的发展现状。
一、太阳能电池种类1.1 结晶硅太阳能电池:结晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池种类,其制作工艺相对简单,成本较低。
结晶硅太阳能电池分为单晶硅和多晶硅两种类型,单晶硅电池具有较高的转换效率,多晶硅电池则具有较低的制造成本。
1.2 薄膜太阳能电池:薄膜太阳能电池采用薄膜材料作为光电转换层,具有灵活性和轻薄的特点,可以应用于曲面或柔性设备上。
薄膜太阳能电池的种类主要包括非晶硅、铜铟镓硒等,其中非晶硅电池具有较高的稳定性和可靠性。
1.3 多结太阳能电池:多结太阳能电池是一种将不同材料的太阳能电池层叠在一起的结构,可以提高光电转换效率。
常见的多结太阳能电池包括锗太阳能电池和三元复合太阳能电池,具有高效率和抗辐照性能。
二、太阳能电池的发展历史2.1 19世纪末至20世纪初:在19世纪末至20世纪初,科学家们开始研究光电效应并发现了太阳能电池的原理。
在此期间,太阳能电池的效率较低,仅用于实验室研究。
2.2 20世纪中叶至末期:20世纪中叶至末期,太阳能电池的研究进展迅速。
1954年,贝尔实验室的科学家发明了第一块高效率的硅太阳能电池,使太阳能电池进入应用阶段。
此后,太阳能电池的效率不断提高,成本逐渐下降。
2.3 当代:随着技术的进步和市场需求的增加,太阳能电池的发展进入了一个新阶段。
目前,太阳能电池的效率已经达到了20%以上,而且在材料、制造工艺和结构设计方面也取得了重要突破。
太阳能电池的应用领域不断扩大,包括建筑一体化、光伏发电等。
三、太阳能电池的发展现状3.1 能源转型的推动:随着全球对能源安全和环境问题的关注度增加,太阳能电池作为一种清洁能源的代表,受到了广泛关注和支持。
许多国家和地区纷纷制定政策和计划,推动太阳能电池的发展和应用。
太阳能电池的发展历程及技术现状

太阳能电池的发展历程及技术现状太阳能电池是一种能够将太阳能直接转化为电能的装置,是绿色能源的代表之一,也是目前最为成熟的可再生能源之一。
随着人们对环境保护意识的提高和能源危机的逐渐加剧,太阳能电池的应用价值更加凸显,其发展历程也越来越成为人们关注的热点问题。
一、发展历程太阳能电池的历史可以追溯到19世纪初期。
1839年,科学家法拉第首次发现了太阳能电池效应,即在光照下硒化银的电导率将增大。
20世纪初期,爱迪生、费根鲁并独立发明出了最早的太阳能电池,但在当时并没有得到广泛应用。
随着技术的不断进步和发展,太阳能电池的效率逐步提高,生产成本逐渐降低,才逐渐开启了规模化生产应用的时代。
20世纪50年代,由路易斯·布拉托夫发明的硅太阳能电池开始应用于人造卫星,成为太空探索的重要能源来源。
随后,太阳能电池应用领域逐渐拓展到各个领域。
90年代以来,太阳能电池的效率不断提高,生产成本持续降低,规模化生产和应用得到了进一步的发展。
二、技术现状太阳能电池通常通过硅制备,并根据不同的转化方式可分为多种类型,例如单晶硅、多晶硅、非晶硅等。
其中单晶硅是效率最高的太阳能电池,但生产成本较高,非晶硅则成本较低但效率不如单晶硅。
目前,太阳能电池技术已经取得重大进展。
近年来,钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本、良好的透明性等特点逐渐受到人们的关注,成为太阳能电池领域的新疆域。
此外,以柔性材料制备的太阳能电池也成为一个新的研究热点,具有更广阔的应用前景。
量子点太阳能电池被认为是下一代太阳能电池的发展方向。
量子点太阳能电池主要由量子点薄膜、电解质、热电材料等多个部分组成,具有高效、稳定的性能,也是目前最具前景的太阳能电池之一。
三、发展前景太阳能电池拥有广泛的应用前景。
随着全球环保意识的增强和经济的发展,太阳能电池在工业、家庭,甚至是城市能源供应等领域都有着广泛的应用前景。
同时,太阳能电池也成为国家新能源政策的重点研究领域之一,相关科研机构和企业也在不断进行技术创新和实践探索,以满足人们对清洁能源、可持续发展的需求。
太阳能电池的发展历史

太阳能电池的发展历史太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置,其发展历史可以追溯到19世纪初。
本文将详细介绍太阳能电池的发展历程,包括关键技术突破、应用领域拓展以及未来发展趋势。
1. 太阳能电池的起源太阳能电池的概念最早由法国物理学家爱德蒙·贝克勒耳在1839年提出。
他发现,当光照射到某些材料上时,会产生微弱的电流。
这一现象被称为光电效应,为太阳能电池的发展奠定了基础。
2. 第一代太阳能电池:硒光电池在19世纪末,美国发明家查尔斯·费德尔和威廉·莫尔斯发明了第一种实用的太阳能电池,即硒光电池。
这种光电池利用硒的光电效应将太阳能转化为电能。
然而,硒光电池效率低下且成本高昂,限制了其应用范围。
3. 第二代太阳能电池:硅光电池20世纪50年代,贝尔实验室的科学家发明了硅光电池,标志着第二代太阳能电池的诞生。
硅光电池利用硅材料的光电效应将太阳能转化为电能。
硅光电池的效率相对较高,且成本逐渐降低,使其在航天、通信和农业等领域得到了广泛应用。
4. 第三代太阳能电池:多晶硅光电池和薄膜太阳能电池20世纪70年代,多晶硅光电池和薄膜太阳能电池成为第三代太阳能电池的代表。
多晶硅光电池采用多晶硅材料制造,相比单晶硅光电池,其制造成本更低,但效率稍低。
薄膜太阳能电池采用薄膜材料制造,具有灵活性和轻便性,适用于一些特殊应用场景。
5. 第四代太阳能电池:有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池近年来,有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池成为第四代太阳能电池的研究热点。
有机太阳能电池利用有机半导体材料将太阳能转化为电能,具有制造成本低、柔性可塑等优势。
钙钛矿太阳能电池利用钙钛矿材料的光电效应,具有高效率和制造成本低的特点。
6. 太阳能电池的应用领域拓展随着太阳能电池技术的不断进步,其应用领域也在不断拓展。
太阳能电池广泛应用于航天、通信、农业、建筑等领域。
在航天领域,太阳能电池被用于为卫星和航天器供电;在通信领域,太阳能电池被用于为远程通信设备和无线电台供电;在农业领域,太阳能电池被用于为灌溉系统和农业设备供电;在建筑领域,太阳能电池被用于建筑一体化和城市光伏发电。
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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。
然后采用丝网印刷法,精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂覆减反射源,以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。
因此,单晶硅太阳能电池的单体片就制成了。
单体片经过抽查检验,即可按所需要的规格组装成太阳能电池组件(太阳能电池板),用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。
最后用框架和材料进行封装。
单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,实验室成果也有20%以上的。
单晶硅太阳能电池的特点:(1) 作为原料的硅材料在地壳中含量丰富,对环境基本上没有影响。
(2) 单晶制备以及pn 结的制备都有成熟的集成电路工艺作保证。
(3) 硅的密度低,材料轻。
即使是50 μm 以下厚度的薄片也有很好的强度。
(4) 与多晶硅、非晶硅比较,转换效率高。
(5) 电池工作稳定,已实际用于人造卫星等方面,并且可以保证20 年以上的工作寿命。
单晶硅太阳能电池因为资源丰富,转换效率高,所以是现在开发最快的产业。
但因其制造工艺复杂,需消耗大量的能源,所以有成本高,能回收周期长的缺点。
研究现状:单晶硅太阳能电池因为原料丰富,转换效率高,所以是现在发展最快的产业之一。
但单晶硅电池对硅的纯度要求较高,制造工艺复杂,需要消耗大量的能源,加之高纯单晶硅大部分都是从外国进口的,所以成本较高,很难实现商业化普及。
单晶硅太阳能电池的转化效率较高,规模生产的电池组件效率可达到12---16%,实验室记录最高达到的转换效率为24.4%。
单晶硅太阳能电池要想进一步发展普及,必须降低成本并提高转化效率。
2多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是以多晶硅为基体材料的太阳能电池。
特点:多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约12%左右。
高效率多晶硅太阳能单晶硅太阳能电池的缺点是制造单晶过程复杂,能耗大。
为解决这些问题,用浇铸法或晶带法制造的多晶硅太阳能电池的开发取得了进展。
在1976 年证明用多晶硅材料制作的太阳能电池的转换效率已超过10%,对大晶粒的电池,有报道效率可达14%。
这种低成本的多晶硅太阳能电池已经大量生产,目前,多晶硅太阳能电池的转换率可以做到比单晶硅太阳能电池的转换率低1.5 个百分点,它在太阳能电池工业中所占的分额也相当大电池)。
从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。
此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。
研究现状:效率低是目前多晶硅薄膜太阳能电池所面临的1个主要问题。
因此提高廉价衬底上多晶硅薄膜太阳能电池的效率将是今后一个主要研发方向。
实际上,目前几乎所有的制备高效体硅太阳能电池的工艺都用在了薄膜太阳能电池的制备上。
由此看来,多晶硅薄膜太阳能电池的效率的提高主要取决于多晶硅薄膜的质量改进。
因此,通过采取各种工艺措施在廉价衬底上制备大晶粒、高质量的多晶硅薄膜将依然是今后多晶硅薄膜太阳能电池研发的核心课题。
多晶硅薄膜的沉积技术各种各样,至今还没有定论哪种技术是最佳选择。
但也可以看出沉积技术一直是沿着低温沉积和高温沉积2个方向发展。
固这2条技术路线各有利弊,所以在今后相当长的一段时间内这种局面不会改变。
衬底材料的选择范围也很宽,最主要的衬底材料包括低成本硅、玻璃及陶瓷。
至今还没有定论何种衬底最佳,可以预见在今后相当长的一段时间内这3种衬底材料的薄膜太阳能电池将共存。
3微晶硅太阳能电池微晶硅太阳能电池是由介于非晶硅和单晶硅之间的一种混合相无序半导体材料组成的。
微晶硅太阳能电池的优势:1、具有低成本优势2、具有较高的电导率、高的吸收系数和无明显光致衰减现象3、具有易实现大面积制备、集成化等优点。
4、在对太阳光谱不同波段的有效光电转换方面与非晶硅薄膜电池可形成很好的互补。
目前,要生产出高效率、低成本柯进入市场投入商业化应用的优质微晶硅太阳能电池,其制备技术还有待进一步完善。
4非晶硅薄膜太阳能电池:非晶硅薄膜太阳能电池是一种以非晶硅化合物为基本组成的薄膜太阳能电池。
非晶硅薄膜太阳能电池具有如下特点:(1) 非晶硅具有较高的光吸收系数。
特别是在0.3~0.75 μm 的可见光波段,它的吸收系数比单晶硅要高出一个数量级。
因而它比单晶硅对太阳辐射的吸收效率要高40 倍左右,用很薄的非晶硅膜(约1 μm 厚)就能吸收90%有用的太阳能。
这是非晶硅材料最重要的特点,也是它能够成为低价格太阳能电池的最主要因素;(2) 非晶硅的禁带宽度比单晶硅大,随制备条件的不同约在1.5~2.0 eV 的范围内变化,这样制成的非晶硅太阳能电池的开路电压高;(3) 制备非晶硅的工艺和设备简单,淀积温度低,时间短,适于大批生产;(4) 由于非晶硅没有晶体所要求的周期性原子排列,可以不考虑制备晶体所必须考虑的材料与衬底间的晶格失配问题。
因而它几乎可以淀积在任何衬底上,包括廉价的玻璃衬底,并且易于实现大面积化;(5) 制备非晶硅太阳能电池能耗少,约100kW ·h,能耗的回收年数比单晶硅电池短得多。
非晶硅电池生产工艺简单且温度低、耗能小,其市场份额逐年提高。
目前,一半以上薄膜太阳能电池公司采用非晶硅薄膜技术,预计几年内,非晶硅薄膜在未来薄膜太阳能电池中将占据主要份额,但光电转换效率低和光致衰退效应是当前非晶硅薄膜电池存在的两大主要问题,为提高效率和稳定性人们在新器件结构,新材料、新工艺和新技术等方面需要加强探索5、染料敏化层叠太阳能电池染料敏化叠层太阳能电池由两个光电池组成,前面的电池吸收太阳光中的高能紫外和蓝光,利用纳米晶金属氧化物薄膜来产生电子-空穴对。
波长在绿光到红光之间的光被Grtzel 敏化二氧化钛电池吸收,这两个电池连接起来提供电压。
染料敏化太阳能电池的能量转换效率主要与敏化剂吸收太阳光谱的能力有关,为了提高光谱效应,在电池的两个不同层上用不同的敏化剂染料[7]。
马廷丽、苗青青[8]制作了一种叠层式染料敏化太阳能电池。
其特征在于,顶部的太阳能电池与底部的太阳能电池的光阳极分别吸附具有相同结构或不同结构,不同光谱响应范围且有互补性质的染料;两个太阳能电池的光阳极结构为在基板上载有一层导电膜和半导体薄膜及染料,对向电极为带有导电性的基板,在两个电极之间介入电解质。
这一新型叠层式染料敏化太阳能电池有光电转换效率高、价格低、制备工艺简单并且易于大规模生产的特点。
解决现有太阳能电池效率低、成本高,制备工艺复杂的问题。
用该发明的技术手法制造的染料敏化太阳能电池可用做太阳能发电和太阳能制氢系统。
6、多元化合物薄膜太阳能电池为了寻找单晶硅电池的替代品,人们除开发了多晶硅、非晶硅薄膜太阳能电池外又不断研制其它材料的太阳能电池。
其中主要包括砷化镓Ⅲ.V族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜电池等。
上述电池中,尽管硫化镉、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,并且也易于太规模生产,但由于镉有剧毒,容易产生环境污染问题,并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代品。
砷化镓等Ⅲ.V化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率而受到人们的普遍重视。
GaAs属于Ⅲ.V族化合物半导体材料,其能隙为1.4eV,正好为高吸收率太阳光的值,是很理想的电池材料。