无机和有机聚合物太阳能电池简介
太阳能电池的基本原理
太阳能电池的基本原理光-电直接转化是目前将太阳能转化为电能的最佳途径,它是将太阳辐射的光能直接转化为电能,实现这种转化的装置称为太阳能电池。
太阳能电池具有清洁性和灵活性等优点,它可大到百万千瓦的中型电站,也可小到只供一家之需的电池组,这是其他电源很难做到的。
本文举例介绍两类太阳能电池的基本结构及原理：无机硅太阳能电池和有机聚合物双层异质结太阳能电池。
一、硅太阳能电池硅太阳能电池的基本结构如图1所示，它的核心结构是N型硅/P型硅构成的活性层。
通过特殊工艺向硅晶体中掺入少量的三价硼(一般107个原子·cm-3～1019个原子·cm-3)就可以构成P(positive)型硅。
未掺杂的硅晶体中，每个硅原子通过共价键与周围4个硅原子相连。
掺入少量硼后，硼原子取代某些硅原子的位置，并且在这些硅原子的位置上也与周围4个硅原子形成共价键。
因为硼原子只有3个价电子，与周围4个硅原子成键时缺少1个电子，它需要从硅晶体中获取1个电子才能形成稳定结构。
结果，硼原子变成负离子，硅晶体中形成空穴(空穴带一个单位的正电荷)。
如果向硅晶体中掺入少量五价磷或者砷就构成了N(negative)型硅，例如掺入磷(107个原子·cm-3～1019个原子·cm-3)。
掺入的磷原子同样取代硅原子的位置，并与周围的4个硅原子形成共价键。
因为磷原子有5个价电子，成键后剩下1个价电子，这个电子受到的束缚力比共价键上的电子小得多，很容易脱离磷原子，成为自由电子，结果该磷原子成为正离子。
需要说明的是，P型和N型硅都是电中性的。
当把P型硅与N型硅通过一定方式结合在一起时，发生如图2所示的PN结形成过程。
在N区(N型硅一侧)与P区(P型硅一侧)的交界面附近，N区的自由电子较多空穴较少，P区则是空穴较多自由电子较少，这样在P区和N区之间出现空穴和自由电子的浓度差。
浓度差导致空穴从P区向N区扩散，自由电子从N区向P区扩散，二者在界面附近复合。
有机-聚合物太阳能电池概述
有机/聚合物太阳能电池１．有机/聚合物太阳能电池的基本原理有机/聚合物太阳电池的基本原理是利用光入射到半导体的异质结或金属半导体界面附近产生的光生伏打效应(Ｐhotovoltaiｃ)。
光生伏打效应是光激发产生的电子空穴对一激子被各种因素引起的静电势能分离产生电动势的现象。
当光子入射到光敏材料时，光敏材料被激发产生电子和空穴对，在太阳能电池内建电场的作用下分离和传输，然后被各自的电极收集。
在电荷传输的过程中，电子向阴极移动,空穴向阳极移动，如果将器件的外部用导线连接起来，这样在器件的内部和外部就形成了电流。
对于使用不同材料制备的太阳能电池，其电流产生过程是不同的。
对于无机太阳能电池,光电流产生过程研究成熟,而有机半导体体系的光电流产生过程有很多值得商榷的地方，也是目前研究的热点内容之一,在光电流的产生原理方面,很多是借鉴了无机太阳能电池的理论(比如说其能带理论),但是也有很多其独特的方面，现介绍如下:一般认为有机/聚合物太阳电池的光电转换过程包括:光的吸收与激子的形成、激子的扩散和电荷分离、电荷的传输和收集。
对应的过程和损失机制如图1所示。
图1 聚合物太阳能电池光电转换过程和入射光子损失机理光吸收与激子的形成当太阳光透过透明电极ITＯ照射到聚合物层上时，不是所有的光子都能被聚合物材料所吸收的，只有光子能量hν大于材料的禁带宽度E g时，光子才能被材料吸收,激发电子从聚合物的最高占有轨道(HＯMO)跃迁到最低空轨道(ＬUMO)，留在ＨOＭO中的空位通常称为“空穴”,这样就形成了激子，通常激子由于库仑力的作用，具有较大的束缚能而绑定在一起。
对于入射到地面的太阳光谱从其能量分布来看,大约在700nm处能量是最强的，因而所使用的激活层材料其吸收光谱也应该尽量的接近太阳的辐照光谱,并且在７00nm处达到最强的吸收，这样有力于激活层材料对光的吸收和利用。
但是从目前研究的聚合物材料来看，其吸收光谱均不能与太阳光谱很好的匹配。
有机无机钙钛矿太阳能电池
有机无机钙钛矿太阳能电池有机无机钙钛矿太阳能电池，听起来很高大上的样子对吧？说实话，我第一次听到这个名词的时候，就以为自己闯进了科幻电影里。
但是，别小看这些电池哦，它可不是拍照里的惊喜道具，而是地球上最热门的绿色能源之一哦！首先，啥是有机无机钙钛矿太阳能电池？小编带你揭开神秘面纱！有机无机钙钛矿太阳能电池就是一种利用特殊材料制成的太阳能电池，可以将太阳光转化为电能，再通过电能转化为电力。
听起来很神奇对吧？简单来说，就是把太阳的光能变成可以给家庭和公司电器供电的能量。
这玩意儿能咋办到这一票呢？大家都知道，太阳是个大热天体，每天都大量地散发热量和光线。
而这款太阳能电池就是借助有机和无机物质的协作，将光子转化成电子的性质来吸收太阳光。
有点像小娜姐吸收阳光就能发电一样，简直是科技界的蜜汁奇迹！嗯，你肯定想知道为啥非得用这种太阳能电池呢？原因大有来头！第一，它的效能高，这意味着它在这个新能源潮流中是个真正的吃香货。
第二，它的制作成本比以前的太阳能电池低，就算是被给我，它也要忍气吞声哈！再举个例子，老李家比较穷，他今儿就用上了这种有机无机钙钛矿太阳能电池，结果下个月的电费比往常减少了不知道多少倍，于是他把省下的钱装备家用血拼天，堪比某国首富。
是不是感觉电费告别你已久？就像猫抓老鼠一样，又短又快！当然了，有机无机钙钛矿太阳能电池还有更好的一面！它的适用范围特别广哦，从家庭照明到工业生产，从交通工具到航空航天，从小伙伴的手表到手机充电。
就像一位诸葛亮，啥都能干，咋咋都能行！没错，它就是科技界的全能战士！你肯定嗷嗷想问，用这种超酷的电池有没有什么坑爹的缺点？放心，小编我不会坑你的！这种太阳能电池虽好，却也有个小小的缺点，就是它对光有一定的角色要求，所以在特定的光照条件下才能发挥最佳状态，就像明星维持最佳状态，得忌口避光一样！总的来说，有机无机钙钛矿太阳能电池是一项非常令人兴奋和有前景的科技成果。
它给我们提供了一种环保、高效、经济的能源选择，可以说是给我们带来了一片新天地！是不是感觉自己仿佛穿越到未来，体验了一把科技的魅力呢？别犹豫了，赶紧加入太阳能电池大军吧，让我们一起用科技点亮明天的生活！。
太阳能电池的分类
化，可使吸收层带隙与太阳光谱获得最佳匹配。
抗辐射能力强．通过电子与质子辐照、温度交变、振动、加
速度冲击等试验，光电转换效率几乎不变。在空间电源方面
有很强的竞争力。
稳定性好，不存在很多电池都有的光致衰退效应。
电池效率高．小面积可达19.9%，大面积组件可达14.2%。
弱光特性好．对光照不理想的地区犹显其优异性能。
19:02
24
在波长0.85 μm以下，GaAs的光吸收系数急剧升 高，达到104/cm2，比硅材料要高1个数量级，而这 正是太阳光谱中最强的部分。因此，对于GaAs太阳 电池而言，只要厚度达到3μm，就可以吸收太阳光 谱中的95%的能量。
19:02
25
GaAs太阳电池的优点
➢ 高的能量转换效率：直接带隙能带结构，GaAs的带隙 为1. 42eV，处于太阳电池材料所要求的最佳带隙宽度 范围；
这是单结电池中效率最高的电池，多结聚光砷化镓电池 的转换效率已超过40%。所以早期在空间得到了应用。
但是砷化镓电池价格昂贵，而且砷是有毒元素，所以极 少在地面应用。
19:02
23
GaAs太阳电池的优点
➢ 高的能量转换效率：直接带隙能带结构，GaAs的带隙 为1. 42eV，处于太阳电池材料所要求的最佳带隙宽度 范围；
19:02
5
Sharp单晶硅组件
19:02
6
Ultrathin Multicrystalline Si High Efficiency
Solar Cells – Fraunhofer- 20.3%－世界记录
19:02
7
硅片厚度的发展： 70年代－450～500 m， 80年代－400～450m。 90年代－350～400 m。 2000年 -260～300 m。 2010年 - 200～260 m。
聚合物太阳能电池的结构与性能分析
聚合物太阳能电池的结构与性能分析聚合物太阳能电池的结构主要包括以下几个部件：导电底板、透明导电电极、活性层、电子传输层、阳极和金属电极。
导电底板是整个电池的支撑层，一般采用柔性塑料材质，具有良好的柔韧性和可塑性。
透明导电电极是来自于金属氧化物，通常使用氧化锌材料，具有高透明度和较低电阻。
活性层是电池的重要组成部分，它是由聚合物和光敏剂共同构成。
聚合物是通过共轭体系实现光电转换的关键，而光敏剂则是引入外部光能激发电子跃迁的重要组成。
电子传输层主要扮演电子传输和电子扩散的角色，常用的材料有碳纳米管等。
阳极和金属电极则是将光电能转化为电能的关键组件。
聚合物太阳能电池的性能主要体现在以下几个方面：光电转换效率、稳定性、适应性和可持续性。
光电转换效率是指太阳能转化为电能的效率，是衡量电池性能的重要指标。
当前聚合物太阳能电池的光电转换效率相对较低，一般在5%至10%之间，与硅基太阳能电池相比较低。
稳定性是指电池长期工作的稳定性能，聚合物太阳能电池的稳定性相对较差，容易受到光照、温度和湿度等环境因素的影响，从而导致电池性能下降。
适应性是指电池在不同光照条件下的性能表现，聚合物太阳能电池在低光照下的性能相对较差，对于弱光照环境适应性较差。
可持续性是指电池的资源消耗和环境影响程度，聚合物太阳能电池相对于硅基太阳能电池具有更低的制造成本和环境影响。
总的来说，聚合物太阳能电池具有成本低、可塑性强的优势，但其光电转化效率相对较低、稳定性和适应性有待提高，还需要进行更多的研究和改进。
未来的发展方向可以包括改进电池结构、寻找更高效的聚合物材料和光敏剂，提高电池的光电转换效率和稳定性，使其更加适应不同的环境条件，从而提高聚合物太阳能电池在可再生能源领域的应用前景。
有机太阳能电池太阳能电池简介课件
CHAPTER 05
有机太阳能电池的挑战与未来发展 方向
提高光电转换效率
开发高效活性层材
料
通过研究新型有机半导体材料， 提高光吸收和电荷传输性能，从 而提高光电转换效率。
优化活性层结构
通过调控活性层的形貌和厚度， 改善光散射和光捕获，提高光电 转换效率。
界面工程优化
通过优化活性层与电极之间的界 面性质，降低电荷复合损失，提 高光电转换效率。
[ 感谢观看 ]
工作原理
有机太阳能电池通常由光敏层、电子传输层和电极组成。当太阳光照射到光敏 层时，光子能量被吸收并激发电子从价带跃迁到导带，形成光生载流子。电子 和空穴分别被传输层和电极收集，从而形成电流。
历史与发展
01
02
03
1970年代
有机太阳能电池的概念被 提出，但初期效率很低。
1990年代
随着共轭聚合物的发现和 制备技术的进步，聚合物 太阳能电池的研究取得突 破性进展。
降低制造成本
简化制备工艺
01
通过简化有机太阳能电池的制备工艺，降低设备成本和生产时
间，从而降低制造成本。
开发低成本材料
02
研究低成本、可大规模生产的有机半导体材料，降低有机太阳
能电池的成本。
提高电池效率与稳定性
03
通过提高有机太阳能电池的效率和稳定性，降低单位功率成本
，从而降低制造成本。
优化器件稳定性
常见的电子给体材料包括聚合物和低分子量有机物，如聚噻 吩、聚芴、苯乙烯等。这些材料通常通过化学合成或聚合物 共混等方法制备。
电子受体材料
电子受体材料是用于接受电子给体材料传递的电子并将它们传递到导带上的有机 材料。它们通常具有较低的导带和较高的电负性，以便有效地收集和传输电子。
有机太阳能电池的分类
有机太阳能电池的分类有机太阳能电池是一种利用有机材料将太阳能转化为电能的装置。
根据其不同的结构和材料特性，有机太阳能电池可以分为有机聚合物太阳能电池、有机小分子太阳能电池和有机无机杂化太阳能电池三类。
有机聚合物太阳能电池是其中最常见的一种类型。
它由有机聚合物材料构成，具有较高的光吸收性能和良好的柔韧性。
有机聚合物太阳能电池的工作原理是，太阳光照射到光敏材料上时，光子的能量被转化为电子能量，从而产生电流。
这种电池具有制备简单、成本低廉的优点，可以在柔性电子器件、电子纸等领域得到广泛应用。
有机小分子太阳能电池是另一种常见的有机太阳能电池。
与有机聚合物太阳能电池不同，有机小分子太阳能电池采用小分子有机材料作为光敏层，其结构更加精细和复杂。
这种电池的工作原理是，光子的能量激发光敏材料中的电子，使其跃迁到导电层，从而形成电流。
有机小分子太阳能电池具有高效率和较长的寿命等优点，但其制备过程较为复杂，成本较高。
有机无机杂化太阳能电池是近年来发展起来的一种新型太阳能电池。
它采用有机物和无机物相结合的材料作为光敏层，兼具有机太阳能电池和无机太阳能电池的优点。
有机无机杂化太阳能电池的工作原理是，光敏材料中的有机分子吸收光子能量，将其转化为电子能量，然后通过无机材料的传导带将电子输送出来。
这种电池具有高效率、稳定性好的特点，是目前研究的热点之一。
除了以上三类主要的有机太阳能电池，还有一些其他类型的有机太阳能电池也在研究中。
例如，染料敏化太阳能电池利用染料分子吸收光子能量，将其转化为电子能量；有机薄膜太阳能电池利用有机材料的薄膜结构提高光电转化效率等。
这些有机太阳能电池在不同的应用领域具有各自的优势和局限性。
有机太阳能电池是一种重要的可再生能源装置，可以将太阳能转化为电能。
根据其结构和材料特性的不同，有机太阳能电池可以分为有机聚合物太阳能电池、有机小分子太阳能电池和有机无机杂化太阳能电池等多种类型。
这些电池在不同的应用领域具有各自的优势和适用性，为可持续能源的发展做出了重要贡献。
有机无机杂化钙钛矿太阳能电池简介
有机无机杂化钙钛矿太阳能电池简介曾李阳;林柏霖【摘要】由于近年来人们对于能源和环境问题的重视,有机无机杂化钙钛矿受到了越来越多的关注.钙钛矿作为一种兼具了有机组分和无机组分优点的材料,在光伏发电、发光、铁电、光探测器等领域有着很好的应用前景.钙钛矿作为光伏材料具有晶形规整、吸收光范围广、吸光量大、光致发光寿命长、荧光强度高等多种优越的性能,可有效降低太阳能电池产业的生产成本,减少电池制备过程的能耗并缓解环境污染,提高电池的光电转化效率;而将其用作光致发光材料可得到光强更强、光子寿命更长的荧光.本文主要介绍了近年来被用于制作太阳能电池的多种钙钛矿材料与器件,并对钙钛矿太阳能电池的发展趋势进行了探讨.%Organic-inorganic hybrid perovskite has attracted intense attentions due to its superior properties such as easy processibility,wide optical absorption,long life photoluminescence and high fluorescence intensity.Perovskites combine the merits of both organic and inorganic parts,showing promising potential in photovohaic,lighting,ferroelectric and photodetector fields.This paper mainly introduces the various kinds of pervoskite materials and devices which have been used to make solar cells in recent years.The research trends of the perovskite solar cells are also briefly discussed.【期刊名称】《自然杂志》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】6页(P347-352)【关键词】有机无机杂化钙钛矿;电子效应;光伏材料【作者】曾李阳;林柏霖【作者单位】上海科技大学物质学院,上海201210;上海科技大学物质学院,上海201210【正文语种】中文随着化石能源的过度开采与燃烧，能源的可持续性问题和环境污染问题已经成为了两个日益紧迫的重大难题，因此，寻找清洁、可持续和可大规模使用的新能源已经成为了当下全球研究领域的最大热点之一。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 电解质：含有氧化还原电对，一般为I3-/I-
优点：
• 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10%以上, 制作成本仅为硅太阳电池的1 /5～1 /10, 寿命能达到
20年以上
太阳能电池市场
• 各种太阳能电池中硅基太阳能电池占总产量的98%,晶体硅太阳能电池占总产 量的84. 6%,多晶硅太阳能电池占总量的56%
蓝色代表电子给体，黄色代表电子受体
染料敏化纳米晶太阳能电池 dye-sensitized solar cells
• 结构：如图 • 敏化剂:
有机染料（多溴二苯乙烯类、酞菁类）和导电高 聚物 • 原理： TiO2 表面吸附一层对可见光具有良好的吸收性能 的染料光敏化剂后, 染料分子在可见光的作用下, 通过吸收光能而跃迁到激发态, 通过染料分子和 TiO2 表面的相互作用,电子跃迁到较低能级的导带, 进入TiO2 导带的电子被导电电极薄膜收集, 通过外 回路, 回到反电极产生光电流
太阳能电池主要参数
• 开路电压：VOC
•
•
短路电流：ISC
太阳能输入功率：
• At 为 电池总面积，F（λ） 为在波长人处入射到电池上的每
厘米2秒单位带宽的光子数，hc/λ为每个光子的能量
•
填充因子：
FF
I mVm
I V sc oc
•
转换效率：
I mVm
Pin
I V sc oc FF Pin
• 价格问题 低成本的半导体材料 低成本的工艺路线
• 效率问题
前景展望
• 今后发展的重点：
1.多晶硅薄膜电池——主导地位 2.染料敏化太阳能电池——重要地位 3.铜铟镓硒电池——十年内占据一席之地
块状 光伏 电池
薄膜 光伏 电池
单晶硅 多晶硅
最高 转换 效率
24.7
18
制造能耗 成本
最大 大
最大 大
不太丰 富
丰富
比较成 熟
比较成 熟
不太成 熟
不成熟
大 较小 大 小
丰富
不太成 小 熟
一般 一般 好 未知 好
谢 谢！
感谢下 载
• 衬底材料：一般选用Si、SiO2、Si3N4 等
薄膜太阳能电池中发展速度最快的 • 使用的硅远较单晶硅少 • 无效率衰退问题 • 可以在廉价衬底材料上制备 • 成本远低于单晶硅电池 • 效率高于非晶硅薄膜电池
非晶硅薄膜太阳能电池
• 工艺：硅烷等离子体分解法 硅烷——掺杂乙硼烷和磷化氢气体——基板（玻 璃、不锈钢）低温成膜
• 低阻 ZnO：Al 薄膜 采用ZnO：Al陶瓷靶材进行无氧溅射
• Ni—Al 电极 铝栅电极，使用蒸发法制备。为了使电极与ZnO:AI薄膜形成良好的欧姆接触，在蒸 铝电极之前，先蒸发少量的镍以改善界面性能
缺点：电池转换效率低于共蒸发法 优点： • 最容易实现大规模工业化生产的技术途径 • 大面积CIGS薄膜均匀性好 • 设备和工艺比较容易实现
无机太阳能电池
块状太阳能电池 • 单晶硅太阳能电池
• 工艺： 单晶硅棒—— 硅片 ——掺杂形成PN结——n结上丝网印刷银浆形成栅线——p结上
铝浆烧结制成背电极——栅线表面涂覆增透膜——太阳能电池单体片——太阳电 池组件——太阳能电池阵列 • 结构：
增透膜 栅线电极
N P 背电极
• 单晶硅能太阳电池是最早实现商业化的一种太阳能电池 • 商业光电转换效率为16%~20% • 消耗大量的高纯硅材料, 而制造这些材料工艺复杂, 电耗很大, 在太阳能电池生产
• CdS薄膜
CdS薄膜采用CBD(水浴)法。在本论文中薄膜的制备采用CdSO4体系，用360ml去离 子水、浓度0.75M的硫脲溶液( NH2CSNH2)50ml 、浓度28%的氨水37ml、浓度为 0.0l5M的CdSO4溶液50ml组成水浴溶液
• 高阻 ZnO
采用溅射的方法，使用本征氧化锌对靶，在氨气环境中溅射，溅射气压在0.5一 1.0Pa之间
多晶硅薄膜 16
较小
较小
非晶硅薄膜 12 小
小
碲化镉
15 小
小
铜铟镓硒 19.9 小
小
砷化镓
37.4 小
大
有机 混合异质结 6
小
小
太阳
能电 染料敏化纳 10 小
小
池
米晶
材料来 工艺成 污染
源
熟性
丰富 丰富
很成熟 最大
成熟
大
可靠性
最好 好
丰富 丰富
比较成 熟
比较成 熟
较小 较小
好 不好
比较丰 富
不太丰 富
DSSC基本结构
玻璃基板
透明导电薄膜
负
极
纳米晶体层
染料敏化剂
液态电解质
铂
透明导电薄膜
玻璃基板
（
对 电 极
正 极
）
• 透明导电玻璃：导电电极, 普通玻璃上镀上一层掺F或Sb的SnO2 的透明导电膜或 ITO薄膜, 其制备方法主要有: 磁控溅射、化学气相沉积等。
• 对电极：还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂
大面积120x60c扩组件效率超过13%都是由蒸发法制 备的 缺点： • 设备要求严格 • 蒸发过程不容易控制 • 大面积均匀性与连续化生产难度很大
溅射后硒化法
• 预制层溅射：直流磁控溅射，使用纯In靶、不同 比例的CuGa合金靶顺序溅射
• 硒化： 硒化采用不同的硒源，又分为 硒化氢硒化法和 固态硒源硒化 固态硒源硒化： 先对炉壁加温至220℃以上，硒化室真空抽到 3x10-5Pa以下。在硒源升到230℃以上时开始硒 化过程。恒温范围在550℃—560℃之间，由自 动温控装置控制衬底温度
酞菁（MgPc）染料，他们观测到了200 mV的开路电压，光电转化效率低得让人 都不好意思提，起步之初就高下立判哪。
原理：有机半导体内的电子在光照下激发，产生一对电子和空穴。电子被低功函数 的电极提取，空穴则被来自高功函数电极的电子填充，由此在光照下形成光电流。 理论上，有机半导体膜与两个不同功函数的电极接触时，会形成不同的肖特基势 垒。这是光致电荷能定向传递的基础。因而此种结构的电池通常被称为“肖特基 型有机太阳能电池”。
由于电子与空穴在同一材料中传输因而复合几率较大, 所以光电转换效率较低，实 验室效率为5%
p- n 异质结结构有机太阳能电池
• 结构: 玻璃/ITO/n- 染料/p- 染料/金属电极 • 材料：以酞青类化合物为p 型半导体, 以北四甲醛亚胺化合物或C60为n 型半导体
• 由于其具有给体- 受体异质结结构的存在，电子和空穴分别在不同的材料中传 输, 复合几率降低， 所以较单质结结构有机太阳能电池的光电转换效率要高。
无机和有机聚合物太阳能电池 简介
太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用（光生伏特效应）直接产生电能,不需 要消耗燃料和水等物质,使用中不释放包括二氧化碳在内的任何气体, 是对环境无 污染的可再生能源
1954 美国贝尔实验室发明单晶硅太阳能电池，效率为6％，是最早的太阳能电池
太阳能电池
无机太阳能电池
• 块状晶体硅占据约93%的市场份额；薄膜电池占据7%的市场份额
Solar energy may become the major section of the energy source ……
Source: German Advisory Council on Global Change, 2003
衬底温度为560 ℃左右蒸发Cu，薄膜形成富Cu的 CIGS薄膜 • 第三步
衬底温度仍为560℃左右，蒸发少量In和Ga，不但 消除了表面的Cu2-xSe,而且表层形成了富Ga、In的 硒化物和表面Ga的梯度分布
优点： • 薄膜质量好 • 容易实现元素的梯度分布 • 电池转换效率高，世界纪录小面积电池效率19.5%和
结构 CIGS薄膜、缓冲层CdS薄膜、窗口层ZnO和ZnO:Al薄 膜， Mo薄膜玻璃基板。其核心是作为吸收层的 CIGS薄膜
工艺 • Mo薄膜玻璃基板:玻璃的清洗和磁控溅射镀膜 • CIGS薄膜：有两种技术路线，即共蒸发法和溅射后
硒化法
共蒸发法
• 第一步
衬底温度为350 ℃左右蒸发In和Ga，形成In2Se3、 Ga2沉积在廉价衬底上，有大幅度降低成本的潜力
• 适合用于建筑光伏一体化以及大型太阳能并网发电系统
• 光电转换效率偏低, 国际先进水平为10%左右, 且不够稳定, 常有转换效率衰降的 现象
砷化镓薄膜太阳能电池
• 制备方法 晶体生长法、直接拉制法、气相生长法、液相外延法
• 特点 耐高温性能强 最高光电转换, 效率约38% 特别适合做高温信息记录材料、聚光太阳电池
碲化镉薄膜电池
• 薄膜电池中历史是最久的 • 结构：2μm层的p型CdTe层与厚0. 1μm的n型CdS形成 • 工艺：电流沉积法是最便宜的方法之一, 沉积操作需要的温度较低, 所耗用碲元素
也最少, 也是工业界采用的主要方法
铜铟（镓）硒薄膜太阳能电池
• 铜铟（镓）硒薄膜太阳电池由于成本低、光电转换 效率高，没有衰退被认为是最有发展前景的电池之 一
总成本中己超1 /2
多晶硅太阳能电池
工艺： • 多晶块料或单晶硅头尾料——1: 5的氢氟酸
和硝酸混合液进行适当的腐蚀——去离子水 冲洗呈中性并烘干——装入石英坩埚加入硼 硅——放入浇铸炉真空熔化——注入石墨铸 模中凝固冷却——多晶硅锭
• 硅锭可铸成立方体, 以便切片，可提高材料利用率和方便组装 • 商业光电转换效率约12%左右 • 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
但电子和空穴只能在界面区域分离，离界面较远处往往还没移动到界面上就 复合了