太阳能电池材料的研究现状及未来发展
有机太阳能电池的发展现状与产业前景
有机太阳能电池的发展现状与产业前景近年来，随着人们对清洁能源的需求不断增加，太阳能电池作为一种可再生的能源逐渐成为了人们非常重视的领域之一。
而在太阳能电池领域中，有机太阳能电池因其成本低、柔性高、废弃物处理等优点逐渐成为了行业内发展非常迅速的一类产品，这里介绍一下有机太阳能电池的发展现状及产业前景。
一、有机太阳能电池的发展历程有机太阳能电池起源于20世纪80年代末期，随着有机分子材料化学研究的不断深入，科学家们发现一些有机分子化合物具有嵌入型半导体特性和光电转换特性，随着科研实验的不断深入，有机太阳能电池的概念逐渐形成。
在有机太阳能电池发展的历程中，核心技术一直是材料技术，也是最具有挑战性的问题。
有机太阳能电池材料的研究主要包括光伏材料的分子设计合成、光伏材料的物理化学性质特征表征、杂化有机太阳能电池器件结构设计等等方面。
通过不断地研发，减小有机太阳能电池的缺点，目前有机太阳能电池已经基本具备了商业化应用的先决条件，且具有较大的发展前景和市场潜力。
二、有机太阳能电池的技术特点1、成本低相比与硅太阳能电池、铜铟镓硫化物太阳能电池等成熟技术，有机太阳能电池的材料成本适中，大规模制造的成本优势十分突出；2、柔性好因为有机太阳能电池的制作过程可以采用印刷或涂覆等柔性生产方式，所以有机太阳能电池具有很好的柔性和可塑性，可以向电池组装面板、自组装电池等特定领域留下充分的发展空间；3、厚膜制备有机材料可以自由调控，可以制备出不同厚度的有机太阳能电池，因此有机太阳能电池可以安装在不同形状、不同尺寸的基板上；4、同分子异构性功能化有机分子可以通过同分异构（Stereoisomer）或者不同化学结构的异构来实现不同的功能，因此有机太阳能电池具有较好的功能性。
三、有机太阳能电池的产业现状目前，全球有机太阳能电池市场正在迅猛地发展，预计到2025年市场规模将高达数十亿美元。
在目前的市场中，有机太阳能电池的主要应用领域包括室内光伏、可穿戴设备、电子标签、光伏遮阳窗帘、智能交通等等，但是未来的市场潜力依然很大。
太阳能电池的发展与未来前景
太阳能电池的发展与未来前景随着全球气候变化的加剧和对化石燃料的依赖越来越少，清洁能源的需求日益增长。
在这个大环境下，太阳能电池作为一种最为环保的清洁能源之一，正受到越来越多的关注。
那么，太阳能电池的发展现状如何，未来又将面临哪些挑战呢？一、太阳能电池的发展历程早在19世纪，人们就已经开始研究太阳能电池的原理，并在20世纪初取得了探索性进展。
但太阳能电池真正的商业化应用，则要追溯到20世纪50年代。
当时，美国原来贝尔实验室的研究人员发现，硅晶体管具有将太阳光转化为电能的能力，从而开启了太阳能电池的真正商用时代。
自此以后，太阳能电池得到了长足的发展，逐渐成为了清洁能源领域的一股中坚力量。
二、太阳能电池的技术现状当前，太阳能电池技术主要分三种类型：单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池。
其中，单晶硅太阳能电池是目前最为成熟的技术路线，但其成本较高。
相比之下，多晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池成本更低，且具有更好的灵活性和适应性，因此在未来发展中具备更大的应用潜力。
此外，太阳能电池的转换效率已经不断提高，目前最高的转换效率已经达到了26.6%。
随着技术的不断改进和推广，太阳能电池的应用范围也越来越广泛。
除了在大规模的太阳能发电站中应用，太阳能电池在家庭日常用电、交通运输、农业种植等领域的应用也越来越普遍。
三、太阳能电池的未来前景从当前太阳能电池技术发展的趋势来看，未来其将面临以下挑战和机遇：1、技术成熟度的提高。
太阳能电池的性能和可靠性需求将与日俱增，除了提高转换效率，还需要在寿命、稳定性、成本等方面不断优化。
2、应用领域的拓展。
除了传统的电力行业，太阳能电池在农业、渔业、交通等方面的应用极为广泛，未来可为这些领域的发展提供更多的支持。
3、资源难题的解决。
当前太阳能电池仍然需要大量稀有物质的支持，如砷、硒、铟等，这极大地限制了其产能和发展。
未来应加强对太阳能电池中稀有物质的替代和再利用研究。
总之，太阳能电池作为一种清洁、环保且可再生的能源形式，其发展空间巨大，未来前景十分广阔。
太阳能电池的研究现状及发展前景
太阳能电池的研究现状及发展前景太阳能电池是一种将太阳光能直接转化为电能的器件。
它是现代清洁能源领域中备受瞩目的技术之一。
随着对环境污染和非可再生能源的担忧日益增加，太阳能电池作为一种可持续发展和环保的选择，正变得越来越热门。
本文将介绍太阳能电池的研究现状及发展前景。
一、太阳能电池的研究现状太阳能电池是利用半导体材料制成的电池，其工作原理是将光子能量转化为电子能量。
现在最常用的太阳能电池是硅基太阳能电池。
硅基太阳能电池已发展了几十年，其效率已经逐渐接近极限。
然而，硅基太阳能电池的成本仍然比较高，对大规模应用来说仍然不够经济实惠。
为了降低成本同时提高太阳能电池的效率，研究人员正在寻找替代性材料。
一些新兴材料被广泛研究，如钙钛矿、有机太阳能电池和复合太阳能电池等。
其中，钙钛矿太阳能电池由于其高效率和低成本而备受关注。
与硅基太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池不但具有更高效率，而且材料成本也更便宜。
因此，钙钛矿太阳能电池被认为是一种有望在未来大规模应用的技术。
二、太阳能电池的发展前景随着对环境污染和非可再生能源的担忧日益增加，太阳能电池作为一种可持续发展和环保的选择越来越受到重视。
据国际能源机构预测，到2030年，太阳能电力将成为全球电力消费量中最大的单一来源之一。
在未来几年中，太阳能电池技术将继续发展，效率将逐步提高，成本也将进一步下降。
此外，在不断涌现的新材料和新技术的推动下，太阳能电池将不断完善，性能将不断提升。
总的来说，太阳能电池是一种前景广阔的清洁能源技术。
它可以为世界各地的人们提供可靠、廉价的电力，同时帮助我们减少对环境的破坏，降低对化石燃料的依赖。
因此，在国际上，太阳能电池技术被认为是实现可持续发展的关键技术之一。
三、结语太阳能电池作为一种可持续发展和环保的技术，已经成为了清洁能源领域中备受瞩目的一种技术。
虽然目前太阳能电池的研究仍在进行之中，但已经取得了很大的进展。
未来，随着新材料和新技术的涌现，太阳能电池将变得更加高效、便宜和可靠，同时也将为我们提供更多的清洁能源选择。
太阳能电池技术的新进展和未来发展趋势
太阳能电池技术的新进展和未来发展趋势太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的设备，被广泛应用于领域如太阳能发电、户外装备以及移动设备等。
近年来，太阳能电池技术取得了显著的进展，不断推动了清洁能源的发展。
本文将探讨太阳能电池技术的新进展以及未来的发展趋势。
首先，太阳能电池技术的新进展之一是多晶硅电池和单晶硅电池的技术改进。
多晶硅电池是目前最常用的太阳能电池类型，其成本相对较低，但效率相对较低。
通过引入新的工艺和材料，研究人员成功地提高了多晶硅电池的效率。
而单晶硅电池则以其更高的效率和较低的光衰减而备受瞩目。
近年来，单晶硅电池的制造成本也在逐渐降低，使其更具竞争力。
其次，新兴的太阳能电池技术也在不断涌现。
其中一种重要的技术是钙钛矿太阳能电池。
钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本、可调制颜色和柔性等优点，被认为是下一代太阳能电池的候选。
目前，钙钛矿太阳能电池的效率已经超过了多晶硅电池，但其稳定性和寿命仍需要进一步提高。
研究人员正在不断改进材料和工艺，以解决这些问题。
另一个新兴技术是有机太阳能电池。
有机太阳能电池采用有机半导体材料，具有较低的成本、柔性和颜色可调性等特点。
然而，目前有机太阳能电池的效率还相对较低，且稳定性较差。
研究人员正在致力于提高有机太阳能电池的效率和稳定性，同时降低其制造成本，以便实现大规模商业化应用。
除了技术改进，太阳能电池的未来发展趋势还体现在材料研究和工艺创新方面。
随着对可持续发展的需求增加，研究人员正在寻找更环保和可再生的材料用于太阳能电池的制造。
例如，钙钛矿材料是一种丰富、廉价的材料，具有很高的光吸收系数，因此备受关注。
此外，新型材料如钙钛矿材料的研究也为太阳能电池提供了更多的选择。
与此同时，工艺创新也在推动太阳能电池技术的发展。
通过引入新的制造工艺和设备，生产商能够降低成本、提高效率，并实现太阳能电池的大规模生产。
例如，近几年来，有机太阳能电池中的印刷技术和喷墨打印技术等新的制造工艺得到了广泛应用，大大降低了制造成本。
太阳能电池技术发展现状及未来趋势
太阳能电池技术发展现状及未来趋势太阳能电池是一种利用太阳能转化为电能的设备，是可再生能源领域的关键技术之一。
随着人们对清洁能源需求的不断增加，太阳能电池技术也得到了长足的发展。
本文将对太阳能电池技术的现状及未来趋势进行探讨。
当前，太阳能电池技术已经取得了许多重大突破，使之成为可靠的替代传统能源的选择。
目前市场上主流的太阳能电池技术包括单晶硅、多晶硅、薄膜太阳能电池等。
单晶硅太阳能电池以其高转换效率和长寿命在市场上占据一定比例，但其制造成本较高。
多晶硅太阳能电池具有较低的制造成本和较高的效率，是目前应用最广泛的太阳能电池技术之一。
薄膜太阳能电池则具有柔性、轻便的特点，但其转换效率相对较低。
在技术发展方面，太阳能电池技术正在朝着提高转换效率、降低成本、增强可持续性和适应多种应用等方向发展。
研究人员正在不断探索新材料和新结构，以提高太阳能电池的效率。
例如，针对传统硅基电池的限制，研发人员开始探索钙钛矿太阳能电池。
钙钛矿太阳能电池具有较高的转换效率和较低的制造成本，被视为未来重要的技术突破。
此外，有机太阳能电池也被广泛研究，具有制备工艺简单和低成本的优势，但其稳定性和效率仍然需要进一步提升。
另外，太阳能电池的成本也一直是制约其广泛应用的主要因素之一。
随着技术进步和规模效应的不断发挥，太阳能设备的制造成本得到了明显下降。
同时，一些新型太阳能电池材料的研发也有望降低成本。
例如，钙钛矿太阳能电池的低制造成本和高效率使其成为替代传统太阳能电池的有力竞争者。
随着钙钛矿技术的进一步成熟，太阳能电池的价格将显著下降，进一步推动其市场应用。
除了提高效率和降低成本，太阳能电池技术还将朝着提高可持续性和适应多种应用的方向发展。
在可持续性方面，研究人员正在探索使用环境友好和可再生的材料制造太阳能电池，以减少对环境的影响。
同时，太阳能电池与能源储存技术的结合也是发展的重要方向之一。
通过储能技术，太阳能可以在光照不足或夜间继续供应电力，使太阳能电池系统更加可靠、灵活。
新能源材料研究的现状与发展趋势
新能源材料研究的现状与发展趋势近年来，随着人们对环保和可持续发展的重视，新能源材料的研究备受关注。
新能源材料是指具有高效能、低污染和可再生的能源材料，以及与其相关的储能材料和传输材料。
对于人类未来的发展和生存，新能源材料的研究具有重要的意义。
本文将简要介绍新能源材料的研究现状和未来的发展趋势。
一、太阳能电池材料的研究太阳能电池作为最重要的新能源，其发展必须依赖于高效能的材料。
太阳能电池材料的研究主要包括有机太阳能电池和无机太阳能电池。
有机太阳能电池研究集中于新型高效能，长寿命的材料，如聚合物薄膜，受体和复合物等。
而无机太阳能电池研究则侧重于具有优异光催化活性的半导体材料，如钙钛矿材料和复合氧化物材料。
太阳能电池材料的研究重要性不言而喻，因其决定太阳能电池的效率和寿命，同时也影响着太阳能电池的生产成本和市场价格。
二、锂离子电池材料的研究锂离子电池作为电动汽车的主要动力源，其研究近年来更是备受瞩目。
锂离子电池材料的研究涉及正极材料、负极材料、电解液和分隔膜等。
目前，正极材料的研究主要集中在锂铁磷酸盐、锂镍钴锰氧化物和锂钴氧化物等材料，其中锂铁磷酸盐具有高安全性和较长的寿命，锂镍钴锰氧化物具有高比能量和良好的循环性能，而锂钴氧化物则具有高能量密度和良好的放電性能。
而负极材料的研究则主要集中在石墨、硅和锂钛氧化物等材料。
锂离子电池材料的研究将直接影响电池的性能和寿命，同时也关系到电动汽车的使用成本和市场竞争力。
三、燃料电池材料的研究燃料电池以其高效能、清洁和可持续的特性，被认为是一个非常有前景的新能源。
燃料电池材料的研究主要涉及阳极催化剂、阴极催化剂、电解质和电极材料等。
目前，燃料电池的研究主要集中于氢燃料电池和直接甲醇燃料电池两种类型。
氢燃料电池材料的研究侧重于高效催化剂的开发和新型电解质材料的研究，而直接甲醇燃料电池材料的研究则涉及高效催化剂、电极材料、电解质和波带材料等。
燃料电池材料的研究对于燃料电池的实际应用具有非常重要的意义。
钙钛矿太阳能电池国内外现状和发展趋势
钙钛矿太阳能电池国内外现状和发展趋势钙钛矿太阳能电池是一种新型的高效太阳能电池技术，具有高转换效率、低成本、可制备柔性器件等优点，因此备受关注。
本文将从国内外现状和发展趋势两个方面来探讨钙钛矿太阳能电池的发展情况。
一、国内现状近年来，中国在钙钛矿太阳能电池领域取得了显著进展。
国内多所高校和研究机构投入大量资源进行钙钛矿太阳能电池的研究和开发工作。
在材料研究方面，中国科学院、清华大学等机构提出了一系列改进和创新，如引入新的钙钛矿材料、优化电池结构等。
在工艺制备方面，国内研究机构不断改进制备工艺，提高了钙钛矿太阳能电池的制备效率和稳定性。
此外，国内企业也开始投入到钙钛矿太阳能电池的生产中，推动了产业化进程。
二、国外现状国外在钙钛矿太阳能电池领域的研究也非常活跃。
英国、美国、德国等国家的研究机构和企业在钙钛矿太阳能电池的研究和开发方面取得了很多成果。
例如，英国牛津大学的研究团队提出了一种新型的钙钛矿太阳能电池结构，大大提高了电池的稳定性和光电转换效率。
美国麻省理工学院的研究团队开发了一种可弯曲的钙钛矿太阳能电池，为柔性电子设备的应用提供了新的可能性。
三、发展趋势从国内外现状来看，钙钛矿太阳能电池的发展前景非常广阔。
未来的发展趋势主要集中在以下几个方面：1. 材料研究：钙钛矿太阳能电池的性能取决于材料的选择和优化。
未来的研究将聚焦于寻找更好的钙钛矿材料，提高电池的光电转换效率和稳定性。
2. 工艺制备：制备工艺的改进将有助于提高钙钛矿太阳能电池的制备效率和降低成本。
例如，采用新的工艺能够实现大规模生产，推动产业化进程。
3. 应用拓展：钙钛矿太阳能电池不仅可以用于传统的光伏发电，还可以应用于电动汽车、移动设备、建筑一体化等领域。
未来的发展将会进一步拓展钙钛矿太阳能电池的应用领域。
4. 环境友好：钙钛矿太阳能电池具有较低的能源消耗和环境污染，是一种环境友好型能源技术。
未来的发展将更加注重钙钛矿太阳能电池的可持续性和环境友好性。
钙钛矿太阳能电池的发展现状及未来前景
钙钛矿太阳能电池的发展现状及未来前景钙钛矿太阳能电池，这个名字听起来是不是有点高大上？它的背后藏着一个充满希望的故事。
想象一下，阳光洒在大地上，照耀着我们生活的每一个角落，而钙钛矿太阳能电池正是那把打开绿色能源大门的金钥匙。
说到钙钛矿，其实它是一种矿物，科学家们发现它的光电转换效率惊人，简直是“老虎”变“奶牛”的传奇。
相较于传统的硅基太阳能电池，钙钛矿不仅轻便，还能在低光照的情况下工作，真是“福星高照”呀。
发展现状方面，近年来，钙钛矿太阳能电池技术取得了突飞猛进的进展。
光是从实验室走向市场，这段路可不容易。
研究人员不断探索，尝试用不同的材料组合，力求让这种电池的稳定性更高、效率更好。
你知道吗？现在一些钙钛矿电池的转换效率已经超过了25%！这可不是小数字，意味着它能把阳光转化为电能的能力，简直比那些“心机”满满的传统电池强多了。
不过，听着听着，似乎有些小麻烦也冒了出来。
钙钛矿电池在长时间暴露于潮湿环境下容易降解，真是“水火无情”。
虽然科学家们已经在想方设法解决这个问题，但这就像是在给一只“活泼的小狗”上紧箍咒，难免让人担心。
不过，别忘了，科技的进步总是有惊喜。
在这条路上，有很多优秀的团队在奋力拼搏，致力于让钙钛矿电池更加坚固耐用。
每一次进步都让人感到“哇塞”，真希望不久的将来能看到它们在市场上大显身手。
聊到未来前景，钙钛矿太阳能电池的潜力就像无边无际的蓝天，令人期待。
我们生活在一个讲求可持续发展的时代，绿色能源成为了人们的首选，钙钛矿电池作为新兴力量，必定能在未来的能源市场中占据一席之地。
想象一下，未来的房顶上都是这类电池，阳光洒下，电能源源不断地供给家庭用电，那场景简直美得让人“心花怒放”！不仅如此，这种电池的生产成本也比传统电池低得多，能给我们的钱包带来“福音”。
随着技术的不断革新，钙钛矿太阳能电池的应用领域也在逐渐扩展。
除了常见的建筑外墙，未来我们或许能看到它在汽车、便携式设备上的身影。
想象一下，开车时阳光洒在车窗上，汽车自动充电，简直是“美梦成真”。
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太阳能电池材料的研究现状及未来发展太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，它不产生任何环境污染，是清洁能源.太阳光辐射能转化电能是近些年来发展最快，最具活力的研究，人们研制和开发了不同类型的太阳能电池.太阳能电池其独特优势，超过风能、水能、地热能、核能等资源，有望成为未来电力供应主要支柱.制造太阳能电池材料的禁带宽E:应在1.1eV-13W之间，以1.5eV左右为佳，最好采用直接迁移型半导体，较高的光电转换效率(以下简称“效率”)，材料性能稳定，对环境不产生污染，易大面积制造和工业化生产.1954年美国贝尔实验室研制了世界上第一块实用半导体太阳能电池，不久后用于人造卫星.经近半个世纪努力，人们为太阳电池的研究、发展与产业化做出巨大努力.硅太阳电池于1958年首先在航天器上得到应用.在随后10多年里，空间应用不断扩大，工艺不断改进.20世纪70年代初，硅太阳电池开始在地面应用，到70年代末地面用太阳电池产量己经超过空间电池产量，并促使成本不断降低.80年代初，硅太阳电池进入快速发展，开发的电池效率大幅度提高，商业化生产成本进一步降低，应用不断扩大.20世纪80年代中至今，薄膜太阳能电池研究迅速发展，薄膜电池被认为大幅度降低成本的根本出路，成为今后太阳能电池研究的热点和主流，并逐步向商业化生产过渡.1.不同材料太阳电池分类及特性简介太阳能电池按材料可分为品体硅太阳电池、硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜太阳电池和光电化学太阳电池等儿大类.开发太阳能电池的两个关键问题就是:提高效率和降低成本.1晶体硅太阳电池晶体硅太阳电池是PV(Photovoltaic)市场上的主导产品，优点是技术、工艺最成熟，电池转换效率高，性能稳定，是过去20多年太阳电池研究、开发和生产主体材料.缺点是生产成本高.在硅电池研究中人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能，进一步提高效率.如发射极钝化、背面局部扩散、激光刻槽埋栅和双层减反射膜等，高效电池在这些实验和理论基础上发展起来的.2硅基薄膜太阳电池多晶硅(ploy-Si)薄膜和非晶硅(a-Si)薄膜太阳电池可以大幅度降低太阳电池价格.多晶硅薄膜电池优点是可在廉价的衬底材料上制备，其成本远低于晶体硅电池，效率相对较高，不久将会在PV市场上占据主导地位.非晶硅是硅和氢(约10%)的一种合金，具有以下优点:它对厚，材料的需求量大大减少，沉积温度低(约200'C)，阳光的吸收系数高，活性层只有1m可直接沉积在玻璃、不锈钢和塑料膜等廉价的衬底材料上，生产成本低，单片电池面积大，便于工业化大规模生产.缺点是由于非晶硅材料光学禁带宽度为1.7eV，对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，限制了非晶硅电池的效率，且其效率会随着光照时间的延续而衰减(即光致衰退)，使电池性能不稳定.3化合物半导体薄膜太阳电池化合物半导体薄膜太阳电池主要有铜锢硒(CIS)和铜锢稼硒(CIGS)、CdTe,GaAs 等，它们都是直接带隙材料，带隙宽度Eg 在1-1.6eV 之间，具有很好大范围太阳光谱响应特性.所需材料只要几个微米厚就能吸收阳光的绝大部分，是制作薄膜太阳电池的优选活性材料.GaAs 带隙宽度1.45eV ，是非常理想直接迁移型半导体PV 材料，在GaAs 单晶衬底上生长单结电池效率超过25%，但价格也高，用于空间.CIS 和CIGS 电池中所需CIS,CIGS 薄膜厚度很小(约2m μ)，吸收率高达105/cm.CIS 电池的带隙Eg 为1.04eV ，是间接迁移型半导体，为了提高效率，只要将Ga 替代CIS 材料中部分In ，形成Culn 1-x Ga x Se 2(简称CIGS)四元化合物，掺Ga 目的将带隙宽度Eg 调到1.5eV ，因而CIGS 电池效率高.CIS 和CIGS 电池由于廉价、高效、性能稳定和较强的抗辐射能力得到各国PV 界的重视，成为最有前途新一代太阳电池，非常有希望在未来十年大规模应用.缺点是Se,In 都是稀有元素，大规模生产材料来源受到一定限制.CdTe 电池的带隙E:为1.5eV ，光谱响应与太阳光谱十分吻合，性能稳定，光吸收系数极大，厚度为1m μ的薄膜，足以吸收大于CdTe 禁带能量的辐射能量的99%，是理想化合物半导体材料，理论效率为30%，是公认的高效廉价薄膜电池材料，一直被PV 界看重.缺点是Cd 有毒，会对环境产生污染.因此CdTe 池用在空间等特殊环境.4染料敏化Ti02纳米薄膜太阳电池1991年瑞士Gratzel 教授以纳米多孔TiO:为半导体电极，以Ru 络合物作敏化染料，并选用23/I I -氧化还原电解质，发展了一种新型的染料敏化TiO:纳米薄膜太阳电池(简称DSC).DSC 具有理论转换效率高，透明性高，廉价成本和简单工艺等优点，实验室光电效率稳定在10%以上.缺点是使用液体电解质，带来使用不便以及对环境影响.染料敏化TiO:纳米化学太阳能电池受到国内外科学家的重视.目前对它的研究处于起步阶段，近年来成为世界各国争相开发研究热点.2不同材料太阳电池主要制备工艺、典型结构、效率比较分析2.1单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池制备和加工工艺:一般以高纯度单晶硅棒原料，有的也用半导体碎片或半导体单晶硅的头尾料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒.在电弧炉中用碳还原石英砂制成纯度约99%冶金级半导体硅，然后将它在硫化床反应器进行化学反应，使其杂质水平低于10-11%，达到电子级半导体硅要求.将单晶硅棒切成厚约300m μ硅片作太阳电池原料片，通过在硅片上掺杂和扩散，硅片上形成了pn 结，然后采用丝网印刷法，将银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面上涂减反射膜，这样，单晶硅太阳电池单体片就制成了.经检验后的单体片按需要规格组装成太阳电池组件(太阳电池板)，用串联和并联的方法构成一定输出开路电压和短路电流.2.2多晶硅太阳电池浇铸多晶硅技术是降低成本的重要途径之一，该技术省去昂贵单晶拉制过程，用纯度低的硅作投炉料，耗料、耗电较小.铸锭工艺主要有定向凝固法和烧铸法两种.定向凝固法:将硅料放在增祸中加以熔融，从增竭底部通上冷源形成一定温度梯度，使固液界面从增锅底部向上移动形成晶锭.烧铸法:选择多晶块料或单晶硅头尾料，破碎后用1:5氢氟酸和硝酸混合液进行适当腐蚀，用离子水冲洗呈中性，并烘干.用石英增祸装好多晶硅材料，加入适量硼硅，放入烧铸炉，在真空状态下加热熔化，熔化后保温20min ，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后得多晶硅锭.晶体硅太阳电池典型结构、效率等如表1所示.2.3多晶硅薄膜太阳电池通常的晶体硅太阳电池是在厚度350450m m μμ的高质量硅片上制成的，实际消耗的硅材料较多.为了节省材料，人们从20世纪70年代中期就开始在廉价的衬底上沉积多晶硅薄膜，用相对薄晶体硅层作电池激活层.目前制备多晶硅薄膜电池工艺方法主要有以下几种:化学气相沉积(CVD)法;低压化学气相沉积(LPCVD)法;等离子增强化学气相沉积(PECVD)法;液相外延(LPE)法;快速热CVD(RTCVD)法;溅射沉积(PSM)法等.CVD:艺:以SiH 2Cl 2.SiHCl 3,SiCl 4或SiH;作反应气体，在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si,Si02,Si 3N;等.但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且容易在晶粒间形成空隙.解决这一问题办法是先用LPCVD 法在衬底上沉积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，然后再在这层晶粒上沉积厚的多晶硅薄膜.该工艺中区熔再结晶(ZMR)技术无疑是很重要的一个环节.2.4非晶硅薄膜太阳电池非晶硅薄膜太阳电池典型制备工艺:一般用高频辉光放电、PECVD等方法制备.辉光放电法是将石英容器抽成真空，充入氢气或氢气稀释硅烷(SiH4)，用射频电源加热，使硅烷电离形成等离子体.非晶硅薄膜就沉积在被加热的衬底上.若在硅烷中掺入适量氢化磷或氢化硼，可得n型或p型非晶硅膜.非晶硅中由于原子排列缺少结晶硅的规则性，缺陷多.为此，要在p层与n层之间加入较厚的本征层i，非晶硅薄膜电池一般具有p-i-n结构.为了提高光电效率和改善稳定性，通常制备p-i–n/p-i–n/p-i-n叠层太阳能电池，叠层太阳电池是在制备的p-i-n 单结太阳能电池上再沉积一个或多个p-i-n形成的双结或三结非晶硅薄膜电池.非晶硅太阳电池在玻璃(glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO)，然后依次用等离子反应沉积p-i-n三层非晶硅，再蒸镀铝(Al)电极.光从玻璃入射，电池电流从导电膜和铝引出，双结非晶硅薄膜电池结构为glass/TCO/p-i-n/p-i-n/ZnO/Ag/Al，衬底为不锈钢和塑料膜等.为了增加短波区的光谱响应，采用梯度膜层的a-SiC窗口涂层和微晶硅p膜层;为了增加长波区的光谱响应，采用绒面TCO膜、绒面多层背反射电极(ZnO/Ag/Al)和多带隙叠层结构，从而提高光电转换效率表2为多晶硅薄膜太阳电池比较，表3为非晶硅薄膜太阳电池及组件比较2.5CIS和CIGS薄膜太阳电池CIS电池薄膜的生长工艺主要有真空蒸发法、铜锢合金膜的硒化处理法等.蒸发法是采用各自的蒸发源蒸镀铜、锢和硒，硒化处理法是使用H2Se叠层膜硒化，但该法难以得到均匀的CIS.CIS电池结构:金属栅状电极碱反射膜/窗口层(ZnO)/过渡层(CdS)/光吸收层(CIS)/金属背电极(MO)/衬底.经过多年研究，CIS电池发展了不同结构，主要差别在于窗口的选择.CIS薄膜电池从80年代初8%的效率发展到目前的15%左右.CIS薄膜太阳电池具有价格低廉、性能良好和制作工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向.CIGS制备工艺有共蒸法和硒化法.共蒸法是在衬底上用Cu、In和(Ga)Se进行蒸发、反应;硒化法是先在衬底上生长Cu、In和(Ga)Se层，再在Se氛中硒化.成膜方法有溅射法、近空间升华(CSS)法、MOCVD法、电沉积法等，大面积商业化生产采用磁控溅射法.CIGS基本结构:glas/Mo/CIGS/CdS/ZnO.美国能源部可再生能源实验室(NREL)于1999年研制出效率为18.8%CIGS电池，目前CIGS效率达19.2%2.6CdTe薄膜太阳电池CdTe薄膜生长工艺主要有:丝网印刷烧结法，真空蒸发法，近空间升华法，电镀沉积法可等.丝网印刷烧结法:由含CdTe,CdS浆料进行丝网印刷CdTe,CdS膜，然后在600700C控气氛下进行热处理1h得大晶粒薄膜.近空间升华法:采用玻璃作衬底，衬底温度500600C ，沉积速率10itm/min.真空蒸发法:将CdTe从约700℃加热钳祸中升华，冷凝在300-400℃衬底上，典型沉积速率1nm/s.以CdTe吸收层，US作窗口层半导体异质结电池的典型结构:减反射膜/玻璃/(Sn02:F)/CdS/P-CdTe/背电极.CdTe电池实验室效率16.4%，商业化电池平均效率8%-10%2.7染料敏化Ti02纳米薄膜太阳电池TiO:纳米太阳电池制备:先合成TiO:纳米粒子，合成方法很多，包括液相水解法、气相火焰法、TiCl;气相氧化法、溶胶凝胶法等，多数用水解法，然后将制得Ti02纳米粒子微粒均匀涂于导电玻璃上，在室温干燥l0min，在50℃下处理15min，再以20-50C/min的速率升温至450℃处理30min，冷却后得10Rm厚纳米多孔TiO:膜.在纳米粒子上吸附一层高效染料敏化剂形成阳极，染料敏化剂为Ru络合物，1993年报道效率为11%.TiO:纳米太阳电池结构:导电玻璃/多孔纳米TiO:膜/染料敏化剂/电解液随明电极3太阳能电池研究现状3.1单晶硅、多晶硅太阳电池目前研究的主要任务是在提高效率同时如何进一步降低成本采用发射极钝化、倒金字塔表面织构化、分区掺杂、刻槽埋栅电极和双层减反射膜等技术工艺提高效率.有的采用新工艺技术研制新型结构电池，如日本Sanyo公司研制川T电池，采用PECVD工艺在n型单晶硅片上下面沉积非晶硅层，构成异质结电池，大面积效率21%.目前，晶体硅太阳电池向薄片化方向发展，通过制备条带状硅提高材料利用率，在商业生产上普遍采用限边喂膜生长法，枝蔓蹼状法等带硅技术降低生产成本.从效率和材料来源考虑，太阳电池今后发展重点仍然是硅太阳电池.3.2多晶硅薄膜电池既有晶硅电池高效、稳定、资源丰富、无毒的优势，又具有薄膜电池低成本优点，成本远低于单晶硅电池，成为国际上研究开发热点，国外发展比较迅速，在未来地面应用方面将是发展方向有在玻璃,(Si0:和SiN包覆的)陶瓷,(Sic包覆的)石墨等廉价衬底上采用PECVD,RTCVD生长多晶硅薄膜电池，还有通过激光刻槽和化学电镀实现接触、互联和集成的叠层多晶硅薄膜电池.非晶硅薄膜电池研究工作主要在提高效率和稳定性方面.优化电池结构设计，采用多带隙多pin结叠层电池，减薄各pin结的i层厚度，增强内建电场，降低光诱导衰减，可提高效率和稳定性.非晶硅薄膜电池质量轻、成本低，有极大发展潜力，如果效率和稳定性方面进一步提高，将是太阳电池主要发展产品.我国研制的1cm2与30x3Ocm2单结电池实验室初始效率分别为11.4%与6.2%.目前研究任务是提高大面积非晶硅电池稳定效率，稳定效率7-8%，寿命20年，尽快为产业化服务.我国硅基薄膜太阳电池研究水平和产业化进程与国际水平相差较大，还处于实验阶段.3.3CIS,CIGS,CdTe电池被认为未来实现低于1美元/峰瓦成本目标的典型薄膜电池CIGS电池在实现产量时制造成本比硅电池更低，如生产工艺发展成熟，产业化问题得以解决，与硅电池相比有很强竞争优势，是一种很有发展前途薄膜太阳电池.目前研究重点是进一步提高效率，降低成本，使之大规模产业化.我国对CIS,CIGS,CdTe.DSC太阳电池重点研究新工艺，新结构，提高大面积组件效率，建设中试线.我国对DSC太阳电池研究与国际同步.DSC电池由于液体电解质存在，这种电池稳定性还存在问题，引入固态电解质解决稳定性问题是这种电池重要研究方向.但全固态电解质纳米太阳电池效率不理想，仍需进一步深入研究.4太阳能电池商业化发展趋势国外各种太阳电池商业化进程是不同的，1998年前单晶硅电池占主导地位，1998年后多晶硅电池超过单晶硅跃居首位，非晶硅和CdTe薄膜电池从80年代中期开始商业化生产，由于非晶硅薄膜效率低、易老化和人们对Cd的毒性担忧问题，市场份额增加缓慢，CIS电池商业化起步较晚发展相对缓慢.表4,表5分别为2000-2003年世界各国太阳能电池产量和2003年全世界各种太阳能电池的产量.由此可见，日本、美国和欧洲在太阳能电池产量上处于领先水平，日本新能源产业技术开发机构(NEDO)投入巨资对各种类型太阳能电池进行大量开发研究，并取得可喜成绩.2003年排名前10位生产商的产量占全世界85%.最近5年全世界光伏产量平均增长率为35%，预见2010-2015年光伏组件成本可以降到1美元/峰瓦，约是目前成本的一半.国内太阳电池产业化起步较晚，但近年来商业化生产发展较快.2005年南京中电光伏科技有限公司引进澳大利亚先进太阳能技术，建设三条太阳电池生产线，形成100MW生产规模，该生产基地计划2008年生产太阳电池600MW.到2006年末期，无锡尚德公司的太阳电池产能将达到240MW.到2008年，天威英利公司三期扩建项目如果完成的话，太阳电池产能从目前的100MW提高到600MW.总之，CIS和CIGS薄膜太阳电池产业化问题解决后很有发展前途.今后太阳电池商业化发展的重点仍是多晶硅薄膜和非晶硅薄膜电池，由于多晶硅薄膜和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本，将成为市场的主导产品.参考文献:[1]赵玉文.太阳能电池进展.物理，2004,(2):99-105.[2]幻蒋荣华，肖顺珍，杨卫东.化合物太阳能电池与材料的研究进展.新材料产业，2004,(5):38-42.[3]孙云，王俊清，杜兆峰，等.CIS和CIGS薄膜太阳电池的研究.太阳能学报，2001,(2):192-195.[4]林红，李建保.日本染料敏化太阳能电池最新研究动向.世界科技研究与发展，2004,(5):5-9.[5]蒋荣华，肖顺珍.硅基太阳能电池与材料.新材料产业，2003,(7):8-13.。