太阳能材料的研究
太阳能电池材料及性能分析
太阳能电池材料及性能分析太阳能电池是一种转换太阳能为电能的装置，它是由特定材料构成的。
太阳能电池的性能在很大程度上取决于所使用的材料。
本文将对太阳能电池材料及其性能进行分析。
首先，太阳能电池最常见的材料之一是硅。
硅是一种半导体材料，在太阳能电池中通常以单晶硅、多晶硅或非晶硅的形式存在。
单晶硅具有非常高的晶体质量，但制造成本高。
多晶硅相对便宜且易于制造，但晶体质量较差。
非晶硅的制造成本相对较低，但效率低于晶体硅。
除了硅，还有其他各种材料被研究和应用于太阳能电池。
其中之一是硒化镉（CdTe）。
硒化镉太阳能电池的优点是制造成本低且转换效率较高。
然而，由于镉是一种有毒物质，对环境造成潜在危害，因此需要妥善处理废弃的硒化镉电池。
另一个被广泛研究的材料是铜铟镓硒（CIGS）。
CIGS太阳能电池使用铜、铟、镓和硒等元素的混合物作为吸收层。
CIGS电池具有高效率、灵活性和较低的制造成本，因此备受关注。
然而，其稳定性仍然是一个挑战，因为CIGS电池在长时间使用后可能性能下降。
除了吸收层材料，太阳能电池中的其他材料也很重要。
例如，透明导电氧化物（TCO）是用于覆盖太阳能电池表面的材料。
最常见的TCO材料是氧化锡（ITO），其具有较高的透明度和良好的导电性。
然而，ITO的价格较高且稀缺，因此研究人员正在寻找替代材料，如氧化锌（ZnO）和氧化钢（AZO）。
在对太阳能电池材料进行性能分析时，有几个关键参数需要考虑。
首先是光电转化效率，它表示太阳能电池将太阳辐射转换为电能的比例。
转化效率越高，太阳能电池的性能越好。
另一个重要参数是开路电压（Voc）和短路电流（Isc），它们分别表示太阳能电池在无负载和短路条件下的电压和电流。
最大功率点（Pmax）也是一个关键参数，表示太阳能电池在最大功率输出时的电压和电流。
太阳能电池材料的性能可以通过实验和模拟进行评估。
实验通常包括测量电池的IV曲线（电流-电压曲线），以确定关键参数。
模拟则使用物理和数学模型来预测材料在不同条件下的性能。
太阳能光催化材料的研究现状和前景
太阳能光催化材料的研究现状和前景随着全球能源危机的加剧和环境污染的日益严重，可再生能源成为了全球各国研究的重点，而太阳能作为最为丰富的一种可再生能源，受到了越来越多的关注。
然而，太阳能的利用方式多种多样，可以利用光伏发电，太阳能热利用甚至是太阳能光催化。
随着科技的进步，太阳能光催化技术成为了一种极具潜力的研究领域，它可以利用太阳能和一些特殊的材料来对污染物进行降解和有机合成，从而达到环保和节能的目的。
而其中，太阳能光催化材料的研究是太阳能光催化技术中最为核心的部分。
太阳能光催化材料的研究涉及到许多领域的知识，在化学、物理、材料学、光学等多个学科领域都有涉及。
而其主要目标就是通过研究材料结构、组成、形态等方面来设计和制备高效能的太阳能光催化材料，实现光吸收、激发电荷和有效分离电荷的目的。
目前，太阳能光催化材料的研究已经取得了一些较为显著的进展。
例如，一些典型的半导体材料，如TiO2、ZnO，其电子结构、对光的吸收等性质被广泛研究，并被证实在光催化反应中具有较高的催化活性和稳定性。
同时，研究人员还利用纳米材料和合金材料的自组装结构来实现光电子转移和提高光伏效率等性能，以期通过光催化反应实现高效降解有机污染物和CO2还原等研究。
然而，太阳能光催化材料研究还面临着许多挑战和需要解决的问题。
例如，半导体材料的带隙能低，吸收率差等问题依然存在，其在光催化反应中的催化活性和稳定性仍需提高。
此外，目前对复杂有机物降解的研究尚不足够，需要对太阳能光催化技术的实际应用进行深入的研究和探索。
与此同时，太阳能光催化材料的研究前景依然非常广阔。
太阳能光催化的应用前景非常大，它可以在污染物降解、有机物合成、能源转化等多个领域中发挥重要作用，为解决人类的环境和能源问题树立一面新的旗帜。
同时，太阳能光催化材料研究还将涉及自组装、多相界面、材料计算等许多精细化领域的研究，因此对相关学科的深入研究和应用颇具带动性。
总的来说，太阳能光催化材料的研究不仅具有现实意义，而且也是一个涉及到多个学科领域的夯实基础性研究。
太阳能光伏制备工艺及材料改性研究
太阳能光伏制备工艺及材料改性研究随着能源的匮乏和环境问题的日益严重，太阳能光伏发电逐渐成为一种可持续发展的新能源。
太阳能光伏是将太阳能转化为电能的一种技术，其主要原理就是通过光电效应将光能转换为电能。
而在太阳能光伏中，其核心就是太阳能电池板。
因此，太阳能光伏制备工艺及材料改性研究就显得尤为重要。
一、太阳能电池板的制备工艺太阳能电池板的制备工艺是太阳能光伏技术中的关键步骤。
太阳能电池板的制备过程可以分为多个步骤，包括：1、硅材料的提取：硅是太阳能电池板的主要材料，制备太阳能电池板的第一步就是提取纯度高的硅材料。
目前，硅材料的提取主要有两种方式，一种是通过提高高纯度多晶硅的纯度制备单晶硅，另一种是通过对冶金硅高温还原法制备。
2、硅单晶的生长：生长单晶硅是制备太阳能电池板的关键步骤。
单晶硅的生长主要有两种方式，一种是通过CZ处理法，另一种是通过FZ处理法。
这两种方法的主要差别在于电极的形状和材料的选用。
3、硅片切割：生长好的单晶硅会被切割成薄片。
硅片切割主要依靠线切割机，这些机器使用金刚线对硅片进行切割。
4、抛光：切割好的硅片表面会存在微小的凹坑和凸起，需要进行抛光处理以提高表面平整度。
5、沉积不同层次的材料：制备太阳能电池板必不可少的一个步骤就是沉积不同层次的材料。
包括喷洒氧化铝，打印金属导线等。
6、反应器：为了增加太阳能光伏电池的效率，通常会将反应器添加到太阳能光伏电池中。
这些反应器可以在光伏电池中提供更多的反射和吸收。
二、材料改性的研究随着太阳能光伏逐渐成为一种可持续发展的新能源，在太阳能光伏电池材料方面的改性研究也变得越来越重要。
根据最近的研究，改性的太阳能光伏电池可以显著提高太阳能电池的效率。
太阳能光伏电池材料方面的改性研究已经分为多个方向，包括：1、改善太阳能电池材料的光谱响应和电荷转移性：太阳能电池的效率主要受到材料的光谱响应和电荷转移性的影响。
因此，改善太阳能电池材料的光谱响应和电荷转移性是提高太阳能电池效率的一种重要研究方向。
太阳能电池材料研究及性能分析
太阳能电池材料研究及性能分析太阳能电池是一种能够将光能转化为电能的装置。
而太阳能电池的核心是太阳能电池材料。
太阳能电池材料的研究对于太阳能电池的性能起着至关重要的作用。
那么太阳能电池材料的研究及性能分析是如何进行的呢？1. 太阳能电池材料的种类太阳能电池材料的种类有多种，其中比较常见的有硅、铜铟镓硒（CIGS）和钙钛矿等材料。
硅是太阳能电池材料的主流，也是最具代表性的太阳能电池材料。
CIGS具有较高的光电转换效率，钙钛矿也具有较高的光电转换效率和较好的稳定性。
2. 太阳能电池材料的性能分析太阳能电池材料的性能主要表现在以下几个方面：（1）光电转换效率光电转换效率是太阳能电池材料性能的一个重要指标。
光电转换效率越高，太阳能电池材料的效率越高。
因此，科学家们在研究太阳能电池材料时，会对其光电转换效率进行测试和研究。
目前，硅太阳能电池的光电转换效率已经达到了20.3%以上，CIGS太阳能电池的光电转换效率也已经达到了21.7%以上。
（2）耐久性太阳能电池材料的耐久性也是一个重要指标。
太阳能电池需要具有较长的使用寿命，才能够在实际应用中发挥更大的作用。
目前，钙钛矿太阳能电池的使用寿命已经达到了20年以上，CIGS太阳能电池的使用寿命也已经达到了10年以上。
（3）成本太阳能电池材料的成本也是一个需要考虑的重要因素。
如果太阳能电池材料的成本过高，那么就无法在大规模应用中实现经济效益。
因此，科学家们在研究太阳能电池材料时，会考虑其成本问题。
目前，硅太阳能电池的成本已经不断下降，CIGS太阳能电池的成本也在不断降低。
3. 太阳能电池材料的研究太阳能电池材料的研究主要包括以下几个方面：（1）材料合成太阳能电池材料的合成是太阳能电池研究中的一个重要环节。
不同种类的太阳能电池材料需要采用不同的合成方法。
例如，硅太阳能电池材料需要采用多晶硅制备方法，CIGS太阳能电池材料需要采用薄膜制备方法。
（2）组分优化太阳能电池材料的组分优化是太阳能电池研究中的一个重要内容。
新型太阳能光伏材料的制备与性能研究
新型太阳能光伏材料的制备与性能研究第一章：引言太阳能作为一种清洁、可再生的能源形式，正逐渐成为替代传统能源的重要选择。
而光伏材料作为太阳能发电的核心组成部分，其制备与性能研究对于提高光伏发电效率具有至关重要的意义。
本文将深入探讨新型太阳能光伏材料的制备与性能研究，以期为太阳能光伏领域的发展提供有益的参考。
第二章：光伏材料的分类和性能要求光伏材料可分为无机光伏材料和有机光伏材料两大类。
无机光伏材料主要包括硅、钙钛矿等材料，而有机光伏材料主要包括聚合物材料等。
不同类型的光伏材料在光电转换效率、稳定性等方面有着不同的要求。
例如，高效率的光伏材料需要具备良好的吸收光谱、电荷传输特性和长寿命等。
第三章：新型太阳能光伏材料的制备新型太阳能光伏材料的制备包括材料合成和器件结构设计两个方面。
材料合成是制备高性能光伏材料的基础，而器件结构设计则是将合成的材料应用于实际光伏器件的关键。
对于无机光伏材料，常见的制备方法包括溶液法、气相法和固相法等。
而对于有机光伏材料，则常采用聚合物合成和薄膜制备等方法。
第四章：新型太阳能光伏材料的性能研究新型太阳能光伏材料的性能研究是为了探索材料的光电转换机制、了解电荷分离与传输过程，并优化材料的制备工艺。
通过光电子学性质表征、电化学分析和结构表征等方法，可以深入了解材料的光电特性、载流子迁移性能以及化学稳定性等重要性能指标。
同时，通过对光伏器件的测试和分析，可以评估材料的整体性能和潜在应用前景。
第五章：新型太阳能光伏材料的应用展望新型太阳能光伏材料在太阳能光伏领域具有广阔的应用前景。
随着科技的不断进步和研究成果的推动，材料的性能不断提升，光伏发电效率也在不断提高。
新型太阳能光伏材料的应用将推动太阳能产业的发展，减轻对传统能源的依赖，实现可持续发展的目标。
第六章：结论在新型太阳能光伏材料的制备与性能研究方面，目前已取得了一定的研究成果。
然而，仍然存在一些挑战，如材料的稳定性、制备工艺的优化等方面，需要进一步的研究和探索。
太阳能热水器集热器表面涂层材料研究
太阳能热水器集热器表面涂层材料研究随着环保意识的不断提高，太阳能热水器正逐渐成为人们选择的热水供应方式。
然而，太阳能热水器的集热器表面涂层对其性能有着非常重要的影响。
因此，探究太阳能热水器集热器表面涂层材料的研究显得尤为重要。
目前，太阳能热水器集热器表面涂层材料主要有氮化铝、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅等多种，下面我们就分别从材料的优点及适用范围等方面来介绍一下它们。
首先是氧化铝，该材料具有很好的热稳定性、耐腐蚀性和机械强度，同时它还具有高反射率、低吸收率和高透光率等优良特性。
因此，氧化铝能够有效地吸收大量太阳能，使得太阳能热水器的热转换效率得到提高。
此外，氧化铝还能适应各种环境的需求，不易受到外界条件的影响。
不过，从价格的角度来看，它的价格相对较高，不太适合于大规模的生产。
其次是氮化铝，氮化铝具有良好的化学惰性和高的抗腐蚀性能，同时还能够很好地吸收太阳光谱中的红外线和紫外线，确保了太阳能热水器的高热吸收率和低热辐射率。
此外，氮化铝的价格相对较低，适合于大规模的生产。
但是由于其硬度很高，加工难度也就相应很大。
同时，二氧化钛和二氧化硅两种材料也都有着独特的优点。
二氧化钛具有高反射率、低折射率、高透波率等特性，同时还能很好地吸收紫外线和红外线。
而二氧化硅则具有优异的防腐性、高温稳定性和透光性，因此也适合用于太阳能热水器的集热器表面涂层。
除了以上材料外，还有其他一些具有特殊性质的材料，如纳米材料、红外线吸收材料等，也都可以适用于太阳能热水器集热器表面涂层。
综上所述，太阳能热水器集热器表面涂层材料的研究十分重要且复杂。
在选择材料时，需考虑其在不同环境下的稳定性、价格、加工难度等因素，以达到提高太阳能热水器性能的目的。
希望今后能有更多的研究人员和生产厂商投身于相关研究中。
太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展
太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其开发利用已成为全球关注的焦点。
太阳能光电、光热转换材料作为太阳能利用的核心技术之一，其研究现状与进展对于推动太阳能产业的发展具有重要意义。
本文旨在全面梳理太阳能光电、光热转换材料的研究现状，分析当前的研究热点和难点，展望未来的发展趋势，以期为推动太阳能产业的可持续发展提供理论支持和实践指导。
本文将回顾太阳能光电、光热转换材料的发展历程，介绍其基本原理和分类，为后续的研究现状分析和进展讨论奠定基础。
重点分析太阳能光电转换材料，包括硅基材料、薄膜材料、钙钛矿材料等的研究现状，探讨其性能优化、成本降低以及产业化应用等方面的进展。
同时，对太阳能光热转换材料，如选择性吸收涂层、光热转换液体等的研究现状进行梳理，分析其在提高光热转换效率、稳定性以及应用领域拓展等方面的研究成果。
在此基础上，本文将深入探讨太阳能光电、光热转换材料研究中存在的问题和挑战，如材料性能瓶颈、制备工艺复杂、成本高昂等，并提出相应的解决策略和发展方向。
展望太阳能光电、光热转换材料的未来发展趋势，预测其在提高光电转换效率、降低成本、拓宽应用领域等方面的潜在突破，为太阳能产业的可持续发展提供新的动力。
通过本文的综述，旨在为读者提供一个全面、深入的太阳能光电、光热转换材料研究现状与进展的认识，为相关领域的研究人员和企业决策者提供有益的参考和借鉴。
二、太阳能光电转换材料太阳能光电转换材料是能够将太阳光直接转化为电能的材料，主要包括硅基材料、多元化合物薄膜材料、有机和聚合物材料以及染料敏化太阳能电池材料等。
随着全球对可再生能源需求的不断增长，太阳能光电转换材料的研究与应用日益受到重视。
硅基材料作为目前最成熟、应用最广泛的光电转换材料，经历了从单晶硅到多晶硅、再到薄膜硅的发展过程。
单晶硅太阳能电池转换效率高，但成本较高；多晶硅和薄膜硅则具有较低的成本和较好的应用前景。
有机太阳能电池的材料选择与性能研究
有机太阳能电池的材料选择与性能研究有机太阳能电池是一种新型的绿色能源技术，具有从太阳光中转化能量的特性。
在有机太阳能电池的研究中，材料的选择和性能研究起着重要的作用。
有机太阳能电池通常由两个关键材料构成：光敏剂和电子传输材料。
光敏剂是有机分子，它能够吸收太阳光并将其转化为电荷。
目前研究中广泛使用的光敏剂有聚合物和小分子化合物。
聚合物光敏剂具有很好的可溶性和可加工性，能够形成柔性的薄膜，但其光电转换效率相对较低。
小分子化合物光敏剂在光电转换效率方面表现出色，但其溶解性和加工性相对较差。
因此，有机太阳能电池的材料选择需要在这两者之间取得平衡。
在电子传输材料方面，传统的有机太阳能电池中使用了有机半导体材料。
这些材料可以有效地将光敏剂中产生的电荷输送到电极上，从而产生电流。
然而，有机半导体的载流子迁移率相对较低，这限制了电池的光电转换效率。
为了解决这个问题，研究人员开始探索使用无机材料，例如钙钛矿材料，作为电子传输材料。
钙钛矿材料具有较高的载流子迁移率和较高的光电转换效率，但其稳定性和可制备性仍需要进一步改善。
除了光敏剂和电子传输材料，有机太阳能电池中的其他材料也对器件的性能起着重要的影响。
例如，阳极和阴极材料对电池的稳定性和效率有很大的影响。
常用的阳极材料有氧化锌和氧化锡，而常用的阴极材料有碳材料和金属。
这些材料的选择需要考虑其与光敏剂和电子传输材料之间的界面相容性，以及电荷传输效率和材料稳定性等因素。
此外，器件的结构和制备方法也对有机太阳能电池的性能有重要影响。
例如，不同的电极结构和光敏剂层的厚度对器件的光电转换效率和稳定性有很大的影响。
制备方法的选择和优化也可以提高器件的性能。
例如，采用溶液加工方法可以实现大面积、低成本的器件制备，而真空蒸发方法可以制备高效率的器件。
综上所述，有机太阳能电池的材料选择和性能研究对于提高器件的光电转换效率和稳定性至关重要。
在材料选择上需要平衡光电转换效率、溶解性和加工性等因素。
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太阳能材料的研究太阳能电池的应用与研究摘要：作为清洁可再生能源的太阳能，受到越来越多的研究。
文章综述了异质结及其技术在新型硅基太阳能电池中的应用. 从太阳能电池特性角度,点评了其在晶体硅、非晶硅薄膜太阳能电池及新结构太阳能电池应用中的研究热点和研究现状.。
关键词；太阳能电池；异质结；晶体硅；非晶硅；薄膜。
1.引言太阳能作为人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有储量巨大，不会枯竭，不受地域限制，清洁可再生等优势。
太阳能的研究和应用在长期的能源战略中具有重要地位，是人类能源发展的主要方向之一，受到了世界各国的重视。
2.太阳能电池技术的的发展太阳能电池技术的发展从1800 年伯克莱氏发现光伏效应开始，然后1876 年英国科学家亚当斯等对硒进行光伏效应研究，直到1954 年美国贝尔实验室利用硅晶体材料研发出性能良好的太阳能电池，经过不断改良而成为现在硅太阳能电池的原型。
随着航天技术的发展，使太阳能电池的作用不可替代，太阳能电池成为太空飞行器中不可取代的重要部分。
20世纪70年代初期出现的“能源危机”，让人们开始认识到不能长期依靠传统能源。
于是太阳能电池的应用已被提上了各国政府的议事日程。
1990年以后，太阳能电池不断有新的结构与制造技术被研发出来。
2.1 太阳能电池的发电机理太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能的器件。
能产生光伏效应的材料有许多种，如：硅系材料（单晶硅、多晶硅、非晶硅），化合物半导体（砷化镓、硒铟铜）等。
它们的发电原理基本相同。
此类太阳能电池的工作原理是基于P-N 结的光生伏打效应：当N 型半导体与P 型半导体通过适当的方法组合到一起时, 在二者的交界处就形成了P-N 结。
由于多数载流子的扩散，形成了空间电荷区，并形一个不断增强的从n 型半导体指向p 型半导体的内建电场，导致多数载流子反向漂移。
达到平衡后，扩散产生的电流和漂移产生的电流相等。
如果光照在p–n 结上，而且光能大于p–n 结的禁带宽度，则在p–n 结附近将产生电子-空穴对。
由于内建电场的存在，产生的非平衡电子载流子将向空间电荷区两端漂移，产生光生电势，破坏了原来的平衡。
如果将p–n 结和外电路相连，则电路中出现电流。
由于材料的不同, 电流产生过程也会有所不同。
目前无机半导体的理论研究比较成熟, 有机半导体体系的电流产生过程仍有许多值得探讨的地方, 是目前的研究热点。
2.2太阳能电池材料太阳能光电材料是一类重要的半导体材料，具有半导体材料的性质。
从原则上讲，所有的半导体材料都有光伏效应，都可以用于太阳能电池的基础材料。
但是由于材料物理性质、提纯制备技术及成本等的限制，真正实际应用于太阳能电池产业的半导体并不多。
从1800 年发现光伏效应至今，太阳能电池材料的发展历程可以分为以下三个阶段：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1954 年，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，且易于实现大面积电池的生产，是一种有效降低成本的方法。
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于国内领先、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中试生产线亦已建成。
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，在该领域具有一定的影响。
2.3 硅基太阳能电池硅基太阳能电池的主要材料为硅, 硅为地球上含量第二丰富的元素, 其材料获取容易且有较小的能阶隙( Bandgap, 能阶隙为1.12 eV ) , 价电带的电子吸收高于1. 12 eV 的能量之后, 可被激发到传导带进行导电, 这些特性使硅基太阳能电池Crystalline Silicon) 在市场上占有极大优势; 但其缺点为发电效率不易提高, 原因在于硅材料本身具有很高的反射系数( Ref lect ion Index ) , 使入射的太阳光不易被硅基太阳能电池吸收, 造成其发电效率无法提升。
另一方面, 由于入射光经过太阳能电池表面的模块基板时, 会造成入射光衰落, 故如能在太阳能电池模块上制作抗反射层, 则将能够提升入射光照射于太阳能电池之光线[1,2]。
3.异质结及其技术在晶体硅太阳能电池中的应用3.1概述晶体硅同质结太阳能电池发展最早,应用最为成熟. 然而目前,异质结技术及薄膜技术的引入成为该领域的发展趋势. 这类电池的结构特点是:采用禁带宽度不同于晶体硅的薄膜材料,如非晶硅、非晶碳化硅、纳米晶硅和微晶氧化硅等,与晶体硅衬底构成异质结. 通过引入异质结,进一步提高这类电池的能量转化效率,从而解决长期困扰晶体硅太阳能电池的高成本问题.3.2非晶硅薄膜/ 晶体硅异质结( HIT 技术)HIT( hetero2junction int rinsic thin2layer) 异质结本征薄膜太阳能电池由日本SAN YOÓ公司的Makoto Tanaka 和Mikio Taguchi 等人于1992 年首次制备成功[3]. 当时的能量转换效率已达到18. 1 %如图1 所示,异质结本征薄膜太阳能电池在N型晶体硅衬底上生长出厚度约为10 nm 的P 型非晶硅薄膜;为了降低电池的反向漏电流,又在中间夹入一层本征的非晶硅薄层,形成了异质结本征薄膜( HIT) 太阳能电池结构. 该结构具有以下两个特点:(1) 有源区是由禁带度不同的非晶硅薄膜和晶体硅构成的异质结. 提高了内建电场,增大了开路电压和短路电流. (2) 采用禁带宽度大于晶体硅的非晶硅薄膜( Eg = 1. 7eV) 作为光吸收层,增加了对能量较高的短波长太阳光的吸收,提高了转换效率..非晶硅薄膜/ 晶体硅异质结能够很好地提高晶体硅太阳能电池的转换效率,增强短波长太阳光的吸收特性. 然而,它依然处在发展不成熟阶段,存在某些问题: (1) 由于非晶硅本身具有的光致衰减效应[15 ][4] ( Stabler - Wronski effect ) ,造成HIT特性先期衰减和不稳定; (2) 额外增加了等离子体化学气相沉积非晶硅工艺,使成本增加; (3) 由于杂质的扩散,厚度在几个纳米的本征非晶硅层在实际中很难获得,因此反向漏电抑制效果不明显; (4) 由于HIT 要求低温工艺,不能采取传统的后续高温封装工艺,造成工艺不兼容.3.3非晶碳化硅薄膜/ 晶体硅异质结利用禁带宽度更大的薄膜材料作为光吸收层,通过吸收短波长区的太阳光提高电池的内量子效率,这种新结构被证明能够有效地提高晶体硅转换效率,成为发展的另一趋势. 碳化硅薄膜/ 晶体硅异质结太阳能电池正是基于这一想法提出的.将碳化硅薄膜应用于太阳能电池领域,形成薄膜异质结新结构,结合硅纳米晶,展宽了太阳光的吸收谱,这就成为探索提高晶体硅太阳能电池转换效率的新途径. 然而,此法尚存在以下问题: (1) 高温退火工艺( T = 1100 ℃) 使晶体硅衬底的杂质向碳化硅层扩散,造成异质结界面与杂质界面分离,使电学特性恶化; (2) 由于在高温下,两种材料的热应力不同,使异质结界面处出现缺陷,形成复合中心,增大对光生载流子的复合,造成量子效率降低,开路电压减小;(3) 碳在硅中极易形成深能级的复合中心,降低光生载流子的寿命,影响电池的转换效率.4.异质结及其技术在薄膜硅太阳能电池中的应用薄膜硅太阳能电池是采用薄膜技术制备整个电池的有源区的一类新型太阳能电池,有源区厚度在纳米量级. 由于薄膜硅可通过化学气相沉积的方法生长在“非硅”的低成本衬底上,如玻璃或陶瓷等,故与晶体硅太阳能电池相比,极大地降低了成本. 因此,薄膜硅太阳能电池受到科研和产业界的格外关注[5,10]. 按照硅的结晶度不同,可将其分为三类:非晶硅薄膜、微晶硅薄膜和介于二者之间的非晶微晶硅太阳能电池. 其中,微晶硅薄膜又可细分为:晶粒尺寸在微米量级的微晶硅薄膜和晶粒尺寸更小的纳米晶硅薄膜. 非晶硅薄膜太阳能电池的能量转化效率虽没有晶体硅电池高,但仍可达到9. 47 %.回顾非晶硅薄膜太阳能电池的研究进展,异质结及其技术在其中得到了大量的应用. 在研究的早期,主要集中关注上述三类薄膜硅的同质单结的研究上,其中对非晶硅薄膜太阳能电池的研究占绝大部分. 为了抑制非晶硅本身带来的“光致衰减效应”,研究的热点转向非晶硅、微晶硅、多晶硅以及非晶锗化硅构成的同质叠层结构( tandem st ruct ure) . 采用禁带宽度大、导电性好的材料作为“窗口层”,与非晶硅薄层构成异质结,这成为目前异质结与薄膜硅太阳能电池又一突出的结合点. 在此方面,研究的热点是解决异质结界面由失配所带来的界面态密度高和光生载流子复合率大的问题. 一旦问题得以解决,异质结与薄膜太阳能电池的结合将成为较活跃的研究方向[11]5.异质结及其技术在新结构太阳能电池中的应用5.1概述当今,将新概念、新结构及其技术(如纳米技术、上下转换技术、表面等离子体技术等) 应用到新型太阳能电池中,已成为新的发展方向,产生了第三代太阳能电池的雏形. 其中同样不乏异质结技术的应用.异质结技术和纳米技术的结合成为这类新型电池的结构特点. 在此结构中,纳米棒阵列被广泛采用,它能够有效地减少光生载流子的传输距离,提高收集效率. 另外,其本身可以增加光吸收,减小光反射率,从而提高电池的转换效率. 然而,这类电池还处在研究阶段,纳米结构的引入所带来的成本增加和可靠性问题仍待解决.5.2非晶硅薄膜/ 晶硅纳米线异质结美国宾夕法尼亚大学的Joan Redwing 等[12]采用新结构将非晶硅薄层包裹在竖直分布的高深宽比的硅纳米棒上,形成非晶硅薄膜/ 晶硅纳米棒异质结,如图6 所示,以期通过纳米结构提高与太阳光接触的面积,提高能量转换效率,从而将异质结技术、纳米技术和薄膜太阳能技术融为一体. 到2010 年,其转化效率有望达到15 %.非晶硅/ 晶硅纳米线异质结太阳能电池结构图(图中N + 为N 型重掺杂)5.3 非晶硅薄膜/ 碳纳米管异质结美国Solasta 公司的Michael Naughton 等[13]将非晶硅薄膜沉积在碳纳米管阵列的表面,制备出纳米结构的非晶硅薄膜/ 碳纳米管异质结太阳能电池(如图所示) ,彻底隔开了光子的传输路径与光生载流子的传输路径,有望提高转换效率. 预期到2010 年,这类电池的效率可达到25 %.非晶硅/ 碳纳米管异质结新结构太阳能电池6结束语综上所述,异质结及其技术在新型硅基太阳能电池领域被广泛应用,成为研究的热点. 将异质结应用到晶体硅和薄膜硅太阳能电池中,能有效地增加对不能被硅材料吸收波段的太阳光的吸收,提高硅基太阳能电池的转换效率. 然而,由于异质结的引入带来的晶体硅电池的性能稳定性、工艺兼容性问题,以及薄膜硅电池的异质结界面问题仍有待解决,进一步的工艺改进和新材料、新结构的剪切与设计成为可能的解决方案,从而推动异质结及其技术与新型硅基太阳能电池更广泛的融合,并最终实现产业化.参考文献：[1]Karen Forberich, Gilles Dennler. Performance im provement of organic solar cells w ith m oth eye ant i- refl ect ion coat ing[ J ] .T hin Solid Film s, 2008, 516: 7167-7170.[2]Kang,Soo Han, Hyun ju Lee. Fabricat ion of ant i-efl ect ion st ructure on p rot ect ive l ayer of solar cell s by h ot-em bossin g meth-od[ J ] . S ol ar Energy M at erials & S olar Cells, 2009, 93: 1214- 1217.[3]Tanaka M et al . J apanese Journal of Applied Physics , 1992 ,31 : 3518[4] Staebler D L , Wronski C R. Applied Physics Letters , 1977 ,31 (4) : 292[5]Meier J , Spitznagel J , Kroll U et al . Thin Solid Films , 2004 ,451 - 452 : 518[6]Okamoto S , Maruyama E , Terakawa A et al . Solar EnergyMaterials and Solar Cell s , 2001 , 66 : 85[7] Shah A V et al . Solar Energy Materials and Solar Cells ,2003 , 78 : 469[8]van Veen M K et al . Journal of Non2Crystalline Solids ,2002 , 299 - 302 : 1194[9] Paulson P D et al . Progress in Photovoltaics : Research andApplications , 2004 , 12 : 69[10] Myong S Y et al . Solar Energy Materials and Solar Cells ,2008 , 92 : 639[11] Adikaari A A D T et al . Solar Energy Materials and SolarCells , 2008 , 92 : 634[12] Redwing J et al . DOE Solar Energy Technologies Program ,2007[13] Naughton M et al . DOE Solar Energy Technologies Pro2gram , 2007。