薄膜太阳电池的研究现状与发展趋势
太阳能技术的发展现状与前景
太阳能技术的发展现状与前景一、发展现状随着能源资源的日益枯竭和环境问题的愈加严重，太阳能作为一种清洁的、可再生的能源，受到越来越多的关注和重视。
从目前的发展情况来看，太阳能技术已经取得了令人瞩目的进展。
1、太阳能电池技术太阳能电池技术是当前太阳能技术的核心之一，其主要应用是将太阳光转化为电能。
近年来，太阳能电池的效率不断提高，特别是在多晶硅、单晶硅、薄膜太阳能电池等领域，效率已达到了20%以上，这使得太阳能技术的应用范围更加广泛。
2、太阳能热利用技术太阳能热利用技术主要是利用太阳能产生热能，进行供热、供暖、制冷等。
目前，太阳能热利用技术已经应用于工业、民用领域，如太阳能热水器、太阳能空调等，这些都是通过太阳能进行环保节能的绿色能源。
二、未来发展趋势未来太阳能技术的发展趋势主要体现在三个方面：效率、成本和应用。
1、提高效率未来太阳能技术发展的关键是提高太阳能电池的转化效率，这也是目前太阳能技术发展的重中之重。
从技术层面来讲，双面电池、多晶硅电池等高效太阳能电池已经开始应用。
在未来，有可能通过镜面反射、太阳能追踪和集中光伏等技术策略，使太阳能电池的效率达到甚至超过30%。
2、减少成本太阳能技术的发展面临的另一个挑战是成本问题。
随着技术不断进步和规模效应的逐步体现，太阳能产品成本在不断下降。
未来，随着材料成本的降低、生产效率提高，太阳能技术的成本也将进一步降低。
3、扩大应用未来太阳能技术的发展不仅是在原有的领域应用上发力，更是通过技术升级和应用拓展，实现更广泛的应用，如大规模光伏发电、太阳能汽车、太阳能建筑等。
一方面，这需要政策和市场的扶持，另一方面也需要太阳能技术的不断提高和升级。
三、未来需解决的问题尽管太阳能技术在近年来取得了很大的进展，但是其发展仍然面临一些挑战和问题。
1、技术瓶颈太阳能技术的发展受制于物理学等学科的限制，目前的太阳能电池效率尚未达到理论上的极限。
除了提高电池的转化效率，还需要通过技术创新突破其它瓶颈，如太阳能电池的稳定性、耐久性等。
太阳能电池的发展趋势与前景分析
太阳能电池的发展趋势与前景分析随着全球对能源环保的需求不断增大和太阳能电池技术的不断进步，太阳能电池已成为绿色、清洁、可再生的能源之一。
它具有无污染、可持续、安全、可靠等优点，所以被广泛应用于户用电器、市政设施、通讯等领域。
为了更好地了解太阳能电池的发展趋势与前景，本文将从产业链、技术趋势和市场规模等方面进行分析。
产业链分析太阳能电池产业链主要包括太阳能硅片、太阳能电池组件、太阳能发电系统和应用产品四大部分。
太阳能硅片是太阳能电池的核心材料。
它的发展对整个行业有着至关重要的作用。
当前太阳能硅片的主流技术包括单晶硅和多晶硅。
其中，单晶硅的效率较高，但成本也较高；相比而言，多晶硅的效率略低，但成本较为低廉。
为了提高太阳能硅片的效率，现在很多厂家都在探索发展全世界性的薄膜太阳能电池。
太阳能电池组件主要由太阳能电池片、封装材料、支架和电缆等部分组成。
太阳能电池的类型主要包括多晶硅电池、单晶硅电池、非晶硅太阳能电池和半导体薄膜太阳能电池等。
其中，多晶硅太阳能电池占有一定市场份额。
太阳能发电系统主要包括普通型和跟踪型两种。
普通型太阳能发电系统适用于家用、企业等小规模发电。
跟踪型太阳能发电系统适用于中大型规模发电。
应用产品主要指太阳能灯、太阳能充电器、太阳能水泵、太阳能车等，应用领域也十分广泛。
技术趋势分析太阳能电池是由太阳能转化为电能的装置。
它的产生取决于太阳辐射能的能量量和电池片的效率。
目前，太阳能电池技术主要分为单晶硅、多晶硅、非晶硅、柔性薄膜和新型材料等几个方向。
在太阳能电池技术的发展方向上，主要有以下趋势：1、提高效率：此为太阳能电池目前的共同方向。
单晶硅太阳能电池效率最高，多晶硅太阳能电池次之，非晶硅太阳能电池效率较低。
厂家通过不断改良材料配方、优化制造工艺，以及创新电子联系布局等手段提高电池效率。
2、减少制造成本：降低制造成本是太阳能电池商的普遍目标，实现这个目标需要大规模生产和高效制造工艺，降低原材料成本，提高产品质量和效率。
太阳能电池技术及其发展趋势
太阳能电池技术及其发展趋势随着人们对环境问题越来越关注，太阳能电池作为一种清洁能源技术备受瞩目。
太阳能电池作为一种通过太阳能来进行电能转化的技术，可以从根本上减少人类对化石燃料的依赖，从而减少了环境的污染和破坏。
在过去几年中，太阳能电池技术取得了巨大的进展，各种新型的太阳能电池不断涌现，而且随着技术的进一步发展，太阳能电池的性能也不断提高。
本文将介绍太阳能电池技术及其发展趋势。
一. 太阳能电池的基本原理太阳能电池是一种半导体器件，其工作原理是将太阳能转换成电能。
太阳能电池的核心部分是一个由不同半导体材料构成的p-n 结。
当阳光照射在p-n结上时，电子和空穴就会在p区和n区之间的p-n界面处发生复合，这个过程就会产生电流，从而将太阳能转换成电能。
该电池的输出电压和电流大小与阳光照射强度、温度、半导体材料的种类和质量等因素有关。
二. 太阳能电池的种类太阳能电池的种类很多，根据材料的不同，可以分为硅薄膜太阳能电池、多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和无机-有机混合太阳能电池等。
其中多晶硅和单晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池。
多晶硅太阳能电池是太阳能电池中最常见的一种。
该电池主要由多晶硅材料制成，相对于单晶硅来说，多晶硅的能耗更低，制造成本更低，但效率相对较低。
单晶硅太阳能电池相对于多晶硅来说，其硅的晶体品质要更好，因此其光电转换效率也更高。
但相对的生产成本也更高。
无机-有机混合太阳能电池包括有机半导体和无机半导体层，属于目前较为新颖的太阳能电池种类之一。
该电池普遍更具有廉价、柔性、轻薄等特点，使其具备了广泛的应用前景。
三. 太阳能电池技术的发展趋势作为能源领域的重要技术，太阳能电池的技术也在不断升级。
下面让我们来看看太阳能电池技术未来的研发重点。
1. 提高太阳能电池的效率太阳能电池效率的提高一直是科学家追求的目标。
目前多晶硅太阳能电池效率已经接近极限，但单晶硅太阳能电池仍有进一步提高效率的空间。
太阳能光伏技术研发及应用现状与前沿
太阳能光伏技术研发及应用现状与前沿太阳能光伏技术是当前最为热门的新能源技术之一，在世界范围内得到了广泛应用和推广。
以下为太阳能光伏技术的研发及应用现状与前沿的相关参考内容：1. 研发现状（1）晶薄太阳能电池技术晶薄太阳能电池技术是近年来快速发展的一种新型电池技术，其具有体积小、重量轻、柔性好、透明性高等优点，在建筑物、交通工具等领域有广泛应用前景。
（2）高效太阳能电池技术高效太阳能电池技术是目前太阳能光伏技术研发的热点之一，主要集中在晶体硅太阳能电池与薄膜太阳能电池等方面。
研究人员通过材料优化、外延生长技术、光学设计等手段，不断提高太阳能电池的转化效率和稳定性，使其在实际应用中具有更高的性价比和可靠性。
（3）钙钛矿太阳能电池技术钙钛矿太阳能电池技术是一种新兴的太阳能电池技术，在高效性和较低生产成本方面具有潜在优势。
目前研究人员已经通过材料改进和制备工艺优化等措施，使得钙钛矿太阳能电池的转化效率逐步提高，并在实验室条件下达到了超过25%的高效率。
2. 应用现状（1）太阳能光伏电站太阳能光伏电站是目前太阳能光伏技术最为成熟的应用之一，其集中式装置能够实现大规模电力供应，具有内部化风险少、经济效益高等优点。
目前全球已建成的太阳能光伏电站已经突破1000GW，其中新能源光伏发电占比逐年增大。
（2）户用太阳能光伏发电系统户用太阳能光伏发电系统是近年来得到广泛应用的分布式光伏电站，其具有方便快捷、灵活可调等优点，能够满足家庭、企事业单位等不同需求的供电需求。
目前，我国已建成众多的户用太阳能光伏发电系统，为新能源的普及和推广做出了重要贡献。
3. 应用前沿（1）光伏-储能技术光伏-储能技术是近年来新兴的技术热点之一，其能够解决光伏电站存在的间歇性供电问题，提高太阳能的利用效率和经济效益。
目前，光伏-储能技术已经在我国多个城市实现了应用，并取得显著成效。
（2）可穿戴太阳能光伏设备可穿戴太阳能光伏设备是太阳能光伏技术应用的新型领域，包括太阳能手表、太阳能背包、太阳能充电宝等多种应用形式。
太阳能电池技术的研究现状和未来
太阳能电池技术的研究现状和未来太阳能电池作为一种清洁、环保、可再生的能源源，近年来引发了广泛的关注和研究。
随着科技的发展和应用逐渐成熟，太阳能电池的性能和效率也在不断提升。
本文将从太阳能电池的基本原理出发，述说太阳能电池技术的研究现状、未来发展和应用前景。
太阳能电池的基本原理太阳能电池也叫光电池，是将太阳能转化为电能的一种设备。
太阳能电池的基本结构由P型半导体、N型半导体和界面组成。
当太阳光线照射到P型半导体和N型半导体交界处时，会产生一定的电场，使得自由电子从N型半导体向P型半导体移动，从而产生电流。
太阳能电池的电流与电池面积成正比，与太阳辐照度和电池温度之积成正比，与太阳照射面的倾角、方向和阴影的影响成反比。
太阳能电池的研究现状随着太阳能电池技术的不断发展和变革，其效率和运行性能也有了巨大的提升。
目前，太阳能电池主要分为单晶硅、多晶硅、非晶硅、染料敏化晶体管和钙钛矿太阳能电池等多种类型。
其中，钙钛矿太阳能电池是近年来发展的一种新型太阳能电池，在效率和成本等方面均有很大的潜力。
单晶硅太阳能电池是较早的一种太阳能电池，其效率较高，但成本较高。
多晶硅太阳能电池的效率略低于单晶硅太阳能电池，但成本更便宜。
非晶硅太阳能电池是一种薄膜太阳能电池，其成本和制造难度低，但效率较低。
染料敏化太阳能电池是一种新型太阳能电池，其效率和成本均有很大潜力。
钙钛矿太阳能电池是一种效率非常高的太阳能电池，且成本相对较低，具有广阔的应用前景。
太阳能电池的未来发展太阳能电池是一种非常有前途的新能源，其在未来的应用前景也十分广阔。
随着环保意识的逐步提高，太阳能电池的需求量也将逐渐增加。
在未来，太阳能电池的主要发展方向包括以下几个方面：增强效率：太阳能电池的效率是目前研究的热点之一，提高效率可能是太阳能电池未来的主要发展方向。
目前，钙钛矿太阳能电池具有较高的效率，成为了太阳能电池研究的一大热点。
降低成本：太阳能电池虽然具有广泛的应用前景，但其成本较高，制约了其在大规模应用方面的发展。
薄膜太阳能电池在能源领域的应用
薄膜太阳能电池在能源领域的应用薄膜太阳能电池作为一种新型的可再生能源技术，正逐渐在能源领域占据重要地位。
与传统的硅片太阳能电池相比，薄膜太阳能电池具有重量轻、灵活性强、生产成本低等优势，使其在工业、建筑、交通等领域的应用渐渐成为现实。
首先，薄膜太阳能电池在家庭能源供给方面具有广阔的应用前景。
家庭用电是每个家庭必不可少的需求，而使用薄膜太阳能电池可以将太阳光转化为电能，为家庭供应可再生清洁能源，减少对传统电力的依赖。
此外，薄膜太阳能电池的灵活性使其可以与各种建筑物结合，如安装在屋顶、阳台、窗户等位置，最大限度地利用太阳能资源。
其次，薄膜太阳能电池在工业领域的应用也十分广泛。
许多工业生产过程需要大量的电力支持，而薄膜太阳能电池可以通过吸收太阳能来转化为电能，为工业设备供应能源，降低能源消耗和排放，实现绿色生产。
同时，与传统的硅片太阳能电池相比，薄膜太阳能电池在生产过程中更加环保，减少了对稀有金属的需求和环境污染，符合可持续发展的要求。
此外，薄膜太阳能电池的可移动性使其在交通领域具有巨大潜力。
现代交通工具不仅需要燃料供应，也需要电力供应。
以电动汽车为例，薄膜太阳能电池可以安装在车顶或车窗上，通过太阳能来为电动汽车充电，延长行驶里程，减少对传统能源的依赖，进一步促进可持续发展。
此外，薄膜太阳能电池还可以用于通勤工具，如自行车、电动摩托车等，为城市出行提供清洁、便捷的能源解决方案。
在农业领域，薄膜太阳能电池也有着广阔的应用空间。
农业是国家粮食、棉花、油料等重要农产品的生产基地，而薄膜太阳能电池可以帮助农民提供清洁、可再生的能源供给，为温室、灌溉以及农机设备等提供电力支持。
此外，薄膜太阳能电池还可以用于养殖业的水泵、渔船等领域，为农业生产提供可持续发展的能源支持，助力农村经济的发展。
值得一提的是，薄膜太阳能电池的研究和发展仍然处于不断创新的阶段。
随着技术的进步，薄膜太阳能电池的转换效率持续提高，生产成本不断降低，更多应用领域的可能性将逐渐实现。
我国薄膜太阳电池产业发展概况
■ 文／吴 达 成 刘 馨
１ 中 国可 再 生 能 源 学会 光 伏 专 委 会秘 书 长 ．
２ 本 刊 记 者 ．
薄 膜 太 阳 电池 凭 借 其 成 本 优
面 已取 得 了 良好 的进 展 ， 此 同 时 ， 与
上得到 应用 ； 染料 敏化薄 膜太 阳 电池 虽然理 论上 生产 成本 最低 ， 其产 业 但 化尚需 时 日。 目前 ， 国 薄膜 太 阳电池 的实验 我
薄 膜 太 阳 电池 的 研 究 开 发 工 作 ， 制 研
目前 ， 内 已有 ２ 余 家 硅基 薄膜 国 ０
电池生 产 企业 ， 部分 国 内企业 从 国外 进 口生 产设 备 ， 美 国应 用材 料 公司 如 （ ＡＭＡＴ） 日本 爱发科 （ ｖ ｃ 、 、 Ｕｌａ ） 欧瑞 康 （ ｒｉ ｎ） Ｏｅ ｌｋｏ 等公司的成套 生产 线。 在 引进 的应用材料 公 司和欧瑞康 公司 生产线上， 经过 调 试 ， 内企 业 已经 国 能 够生产 稳 定 效率 大 于 ８ ％的Ｕ —Ｓｉ ／ ａ ｓ 叠层薄膜 太 阳电池 组件 。 — ｉ 不 过 ， 国 薄 膜 太 阳 电池 产 品 我 大 部 分还 是 以ａ —Ｓｉ 膜太 阳电池 为 薄 主， 电池组 件 稳定 效率 ６ ％左 右 。 国产
最 高效 率／ ％ ２ ． ０４
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面积／ ｍ ｃ ２×２
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研 究单位 中 国电子科技 集团公司第十八研 究所
无 锡 尚 德 太 阳 能 电 力 有 限 公 司 南 开 大 学
Ｇａ 薄膜太阳 电池 Ａｓ
Ｃ ＧＳ 膜 太 阳 电池 Ｉ 薄 Ｃｄ 薄 膜 太 阳 电池 Ｔｅ
太阳能电池的研究现状及发展
太阳能电池的研究现状及发展【摘要】近年来随着人们对环境的重视，对新能源的需要变得越来越大，太阳能成为新型能源将被广泛应用。
黄铁矿结构的二硫化铁（FeS2）是一种具有合适的禁带宽度（Eg≈0.95eV）和较高光吸收系数（当λ≤700nm时，α=5×105cm-1）的半导体材料，而且其组成元素在地球上储量丰富、无毒，有很好的环境相容性。
因此，FeS2薄膜在光电子以及太阳能电池材料等方面有潜在的应用前景，受到人们的广泛关注。
本文从不同制备方法所制备出的二硫化铁薄膜的研究结果，来分析二硫化铁薄膜的研究状况。
【关键词】能源;二硫化铁;制备方法;光电性能1.引言太阳能电池自1954年由诺贝尔实验室和RCA公司几位杰出的科学家发明问世以来，由于地球变暖现象的日益严重，世界各国对二氧化碳的排放量均采取严格的管制，再加上石油匮乏，40年后将消耗殆尽，其价格持续攀升，这些因素都促成了对代替能源的重视与需求，也激发了太阳能产业的蓬勃发展。
太阳是一座聚合核反应器，它一刻不停地向四周空间放射出巨大的能量。
它的发射功率为3.865×1026J/S（相当于烧掉1.32×1016ton标准煤释放出来的能量）。
地球大气表层所接收的能量仅是其中的22亿分之一，但是地球一年接收的太阳的总能量却是现在人类消耗能源的12000倍。
另外，根据文献记载太阳的质量为1.989×1030kg，根据爱因斯坦相对论（E=mc2）可以计算出太阳上氢的含量足够维持800亿年。
而由地质资料得出的地球年龄远远小于这个数字。
因此可以说太阳能是取之不尽、用之不竭的[1-3]2.太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
2.1 太阳能电池发展目前，太阳能电池产品是以半导体为主要材料的光吸收材料，在器件结构上则使用P型与N型半导体所形成的PN结产生的内电场，从而分离带负电荷的电子与带正电荷的空穴而产生电压。
碲化镉太阳能电池的现状与发展
碲化镉太阳能电池的现状与发展1. 碲化镉太阳能电池是一种高效的光电转换装置，广泛应用于太阳能发电领域。
它采用碲化镉（CdTe）作为光吸收层，通过光电效应将光能转化为电能。
碲化镉太阳能电池具有较高的光电转换效率和较低的制造成本，因此备受关注。
2. 目前，碲化镉太阳能电池已经取得了显著的进展。
在光电转换效率方面，世界记录已经超过了22%。
这使得碲化镉太阳能电池成为市场上光电转换效率最高的薄膜太阳能电池之一。
此外，碲化镉太阳能电池还具有良好的低光照性能，使其在阴天和高温环境下的发电效率也比较高。
3. 虽然碲化镉太阳能电池具有较高的光电转换效率，但其在某些方面仍存在挑战。
首先，碲化镉是一种稀缺的材料，因此其供应可能受到限制。
其次，碲化镉太阳能电池的稳定性和寿命相对较短，需要进一步的改进和优化。
此外，碲化镉太阳能电池的制造过程对环境可能产生一定的影响，需要加强可持续性发展方面的研究。
4. 为了进一步推动碲化镉太阳能电池的发展，研究人员正在进行多方面的努力。
一方面，他们致力于提高碲化镉太阳能电池的光电转换效率，通过改进材料的结构和组成，优化电池的光吸收和电子传输过程。
另一方面，研究人员也在寻找替代稀缺材料，以减少对碲化镉的依赖性。
此外，还有研究人员致力于改善碲化镉太阳能电池的稳定性和寿命，以提高其商业化应用的可行性。
5. 碲化镉太阳能电池作为一种具有潜力的光电转换技术，已经在市场上得到了一定的应用。
特别是在大规模光伏发电场中，碲化镉太阳能电池的制造成本相对较低，且具有较高的发电效率和可靠性。
随着技术的不断进步和改进，碲化镉太阳能电池有望在未来成为太阳能发电行业的重要组成部分。
综上所述，碲化镉太阳能电池在光电转换效率、制造成本和可靠性方面具有较大优势。
虽然目前仍存在一些挑战，但通过持续的研究和创新，这一技术有望实现更高的效率和更广泛的应用。
太阳能电池技术的新进展与发展趋势
太阳能电池技术的新进展与发展趋势随着世界各国对可再生能源的需求与日俱增，太阳能电池技术得到了快速发展和推广。
太阳能电池是一种将太阳光转化为电能的装置，其关键在于光电效应和半导体材料的选择。
目前，太阳能电池技术的新进展和发展趋势主要集中在以下几个方面。
一、光电转化效率的提高目前市场上常见的太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、铜铟镓硒(CIGS)、无机有机杂化钙钛矿等几种。
其中，单晶硅因其高转化效率和稳定性得到了广泛应用，但也存在成本较高的问题。
而CIGS电池由于材料稳定性不佳导致其寿命较短，而钙钛矿电池则由于其复杂的制备过程和材料稳定性仍在研究之中仍未广泛应用。
因此，研究人员一直努力寻找新的太阳能电池材料，以提高光电转化效率和降低成本。
最新的研究表明，通过使用双折射晶体材料可提高光电转化效率，这是一种容易得到的材料，可以从全球范围内获得。
二、柔性太阳能电池的研发与应用随着可穿戴设备和智能手机等市场的逐渐发展，柔性电子和柔性太阳能电池也逐渐成为研究热点。
与传统太阳能电池不同，柔性太阳能电池可以在较小的空间内拥有更大的接触面积，并可以更自适应地适应曲面形状。
同时，柔性太阳能电池的制备和加工流程也更加简单和直观，可以通过印刷、喷涂等方式来大规模生产，具有广阔的应用前景。
在这方面，目前最有前景的材料是有机聚合物、纳米材料和二维材料等。
柔性太阳能电池同样可以与锂离子电池进行集成，产生更加高效、轻量级、柔性的电池，以适应不同的应用场景。
三、太阳能光伏与储能一体化随着能源消费结构的转型和可再生能源的推广，太阳能发电已成为我们未来主要的能源来源之一。
与此同时，随着储能技术的不断成熟，太阳能光伏与储能一体化系统越来越受到瞩目与关注。
太阳能光伏系统的储能模式主要分为两种：一是直接将太阳能转化为电能，存储在电池组中，再供给家庭或商业等场所的用电。
二是将电能通过电力网直接输出，并从电力网中购买所需电量。
随着可再生能源的不断普及，太阳能光伏和储能系统的相关研究也在不断展开，预计未来几年内会有更多的技术采用太阳能光伏系统进行储能。
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-- -- 薄膜太阳电池的研究现状与发展趋势．txｔ曾经拥有的不要忘记；不能得到的更要珍惜;属于自己的不要放弃;已经失去的留作回忆。 本文由gui27606贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 Reviｅw Ａrｔ icle do ｉ： 10. 39６９/ j. issn 0２53 9608. 2010． 03. ０06 Chｉnesｅ J ｏ ur nal of N atｕr e Vｏ l. 3２ Ｎo ． 3 薄膜太阳电池的研究现状与发展趋势 赵 颖 戴松元 孙 云! 冯良桓? 教授, 中国科学院等离子体物理研究所, 合肥 230031; ! 教授, 南开大学光电子薄膜器件与技术研 究所, 天津 3０0071; ？教授, 四川大学材料科学与工程学院, 成都 610０６4 关键词 硅基薄膜太阳电池 碲化镉薄膜太阳电池 铜铟镓硒薄膜太阳电池 染料敏化太阳电池 笔者主要对目前薄膜电池研究和产业化的主流技术进行论述, 包括硅基薄膜太阳电池、 碲化镉与铜铟镓硒等化 合物薄膜太阳电池、 以及染料敏化电池等, 对每种技术分别从国内外研究现状以及产业化状况进行介绍。 光照时存在 Ｓ Ｗ 效应， 使得非晶硅电池呈现光致衰退现 1 前 言 象。此外, 非晶硅材料带隙较宽， 难以吸收 700 ｎm 波长 以上的光, 限制了其对太阳光的利用率。相较于非晶硅, 其它两种材料带隙较窄， 可更充分吸收长波长的光。特 别是微晶硅材料, 被认为是一种非晶与微晶硅颗粒组成 的混合相材料, 其带隙调变可以通过制备过程中的氢稀 释比调整实现, 最低可接近单晶硅的 １. 1 eＶ, 因此, 微晶 硅材料制备不会带来额外的工艺复杂性, 与现有的非晶 硅技术兼容性更好。而且微晶硅材料稳定性高, 微晶硅 电池基本无衰退； 所以， 微晶硅材料更加具有应用潜力。 为充分利用太阳光谱, 将不同带隙的硅基薄膜组合, 形成多结叠层结构。如图 1 所示， 采用非晶硅/ 微晶硅叠 层电池相对于非晶硅电池而言, 具有两方面优点: 一是拓 宽电池长波光谱响应, 提高太阳光的利用率; 二是降低了 较不稳定的非晶硅顶电池厚度, 有利于提高整体稳定性。 因此, 国际公认非晶硅/ 微晶硅叠层太阳电池是硅薄膜电 池的下一代技术, 是实现高效、 低成本薄膜太阳电池的重 要技术途径， 是薄膜电池新的产业化发展方向。 目前市场上应用的太阳电池仍以单晶硅/ 多晶硅电 池为主， 但薄膜太阳电池被公认为未来太阳电池发展的 主要方向， 并已成为国际上研究最多的太阳电池技术之 一。这是因为薄膜太阳电池具有生产制造成本低、 能量 回收期短、 便于大面积连续生产等突出优势。它另外一 个特点是可被制成柔性可卷曲形状, 这使得其应用环境 更加 广泛, 例如在建筑光伏一体 化、 荒漠电站等领域均 具有广阔的应用前景。近些年来, 薄膜电池技术发展迅 速, 部分技术已经实现大规模生产。 中国在薄膜电池基 础研究方面 已经取得了 较大进 展, 部 分成果已经达到国际先进 水平, 为大规模产业化 打下了良好的基础。目前, 中国的研究机构与产业界正 密切合作, 积极进行薄膜太阳电池的中试或产业化技术 与设备的攻关。 目前, 主流的 薄膜 太阳电 池技术 包括 硅基薄 膜电 池、 化合物电 池、 染料敏化电 池等。本文针对上 述薄膜 电池的研究现状以及产业化情况进行介绍。 2 薄膜太阳电池进展 -- -- 2. 1 硅基薄膜太阳电池 2. 1． 1 研究进展 按照硅基薄膜太阳电池本征层采用的材料, 可以将 其分为三种类型, 即非晶硅电池、 微晶硅电池以及硅锗合 金电池等[1] 。其中非晶硅电池技术发展最早, 目前已经 比较成熟, 已实现大规模生产技术。但是非晶硅材料在 # 156 # 图 1 非晶硅和微晶硅材料光谱响应曲线 目前， 底电池技术主要分为硅锗合金电池或微晶硅电 池两个方向, 前者的代表研究机构为美国联合太阳能公司 自然杂志 第 3２ 卷第 3 期 专题综述 究机构则采用微晶硅底电池技术。表 1 中所列为上述研究 机构的代表性成果， 这些成果代表了其所在领域的最高水 平。 ( UＳSC) ; 而以瑞士微技术研究所( IＭ T) 、 德国余利希光伏研 究 所 ( Ｊ lich IPV 5 ) 、 及 日 本 先 进 技 术 研 究 中 心 以 ( NAIST) [2， 3］ 、 荷兰乌特勒支大学( Utreｃｈt） 为代表的众多研 表１ 时间 2０10 2０09 2009 ２009 20０９ 2008 2009 初始效率（ 稳定效率) （ 12. ５2% ) １2． 83% ８. ３% 6. ３% 6. 4% 8. 2% ８. 8% １0% （ 9. 47% ） １1． 7% 11. 5% 10％ 9. 5％ ~ 8. ２％ 1０. 7％ （ 9. 3% ) 13. 5% 国际硅基薄膜电池主要研究单位及成果 沉积速率 1~ 1． ５ n m/ s 10~ 25A/ s 6. 75 ｎｍ ／ min 3． 3 n m／ min ３. ２ nm / s 研究单位 美国联合太阳能公司 (U nited So laｒ Oｖon ｉc LLC ) 日本三菱重工 (M ＨＩ） 德国德雷斯顿大学( Ｄresden) 荷兰乌特勒支大学（ Utｒech ｔ) 美国 Ｔ Solar 瑞士洛桑理工学院( IM Ｔ ) 瑞士欧瑞康( Oeｒ lｉkｏn ) 1. ５ A/ s + 5 A/ s* 1. 5 A/ s + １0 A/ s ５ Ａ／ s + 25 A／ s １3～ 45 nm ／ min [ ５] [ 4] ［ 6] ［ 7］ 200９ 德国余利西研究所( J lich ） 20０9 200９ 2０07 日本爱发科( Ulvaｃ) 美国 Ｓunfilｍ( AM AT 设备) 日本三洋( Sanyｏ) 注: * 顶电池沉积速率+ 底电池沉积速率 随着国际上对硅薄膜电池的研究热潮， 中国众多单位 紧密合作、 联合攻关, 取得了不俗的成果, 有些成果已跨入 国际先进行列。其中， 南开大学光电子薄膜器件与技术研 究所 研 制 的 小 面 积 非 晶 硅/ 微 晶 硅 叠 层 电 池 效 率 达 11. ８% , 1０ ？ 10 cｍ 组件效率 １0. ５%。最近利用甚高频 2 建钧 石能源公司合作, 2008 年 建成中国首条非晶／ 微晶 硅叠层电池中 试线, 并试 制出效 率超过 8% 的 ０． ７9 m ２ 的非晶／ 微晶硅叠层电池组件［9] ， 为中国建立兆瓦级的非 晶/ 微晶硅叠层电池组件生产线奠定了很好的基础。 与高压耗尽技术， 在微晶硅薄膜的沉积速率 1. ０ nm/ s 以 上时, 单结微晶硅电池效率达到了 ９. 36% [ 8］ 。另外， 中国 科学院半导体研究所在硅基薄膜材料稳定性及-- -- 其高效非 晶硅电池研究方面, 以及科大研究生院在 硅基薄膜生长 和输运机理方面都取得了多项研究成果。 2. １. 2 产业化情况 日本夏普和三菱公司已 实现非晶硅/ 微晶硅叠层太 阳电池产业化生产, 生产线产能 ３0 M W 以上， 组件稳定 效率。中国已有 20 余家硅基薄膜电池生产企业, 生产线 规模从年产 ５ 兆瓦到几十兆瓦不等, 组件 面积从平方米 至数平方米。部 分企业 进口 国外 生产线, 如美 国 AM Ａ Ｔ、 日本 Ulvac、 欧洲 Oerlikon 等 公司的生 产线。在美 国 AM AT 和欧洲 Oeｒlikon 生产 线上， 中 国的企业 已经 调试出稳定效率大 于 ８％ 的非晶硅/ 微晶硅叠层 电池组 件。中国大部分产品还是以非晶硅电 池为主， 电池组件 稳定效率 6%左右。中国的硅基薄膜电池生产设备主要 基于美国 EPV 公司的单室沉积 技术, 通过消化吸收, 不 断完善， 中国的单室沉积非晶硅电池的设 备水平和工艺 完整与可靠性， 均已超过国际 同类水平。南开大学与福 2. 2 铜铟镓硒（ ＣＩG S) 薄膜太阳电池 2． 2. １ 研究进展 铜铟镓硒( CIＧＳ) 薄膜太阳电池材料与器件的实验室 技术在发达国家趋于成熟， 转换效率已达 20％ ， 大面积电 池组件和量产化开发是 C IGS 电池目前发展的总体趋势, 而柔性电池和无镉电池是近几年的研究热点。由于 CIGS 电池的吸收层 C IGＳ 薄膜是一种多元化合物多晶半导体 材料, 因此， 其多元组分配比和分布， 以及合适的晶相结构 是电池制备的难点， 由此产生了不同的技术路线, 如真空 蒸发的一步法, 以及先金属预置层后硒化的两步法。 表2 目前 Ｃu( Iｎ, Gａ) Se ２ 太阳电池和组件的世界纪录 效率( ％ ） Cu( In， Ga） Se 2 玻璃衬底（ 电池) Ｃｕ( In, Gａ) Se 2 ( 小组件) Cu( In， Ga) （ S, Se) 2 （ 无镉, 组件） １９. 9 % ０. 6 １6. 6 % 0. 4 15. ２ 面积( cm ２ ） ０． 4１９ 公司 NRE L [ 10 ] U ． U ppｓalａ ［ １１ ] [ 12] 16． 0 90０ Sｈ ｏｗａ Sheｌｌ # 157 # Ｒeviｅw Aｒt icle 表3 机构 Ｗ r th Ｓoｌaｒ Adｖanｃis Ｓｈｏw a Shell GSE（ 柔性) Ｈ ｏnda Soｌaｒ 全球 ＣＩGS 薄膜太阳电池组件技术指标 国别 德国 德国 日本 美国 日本 面积 ( cｍ ） 650０ ５400 ３450 87０9 ９9６５ 2 Cｈiｎｅsｅ J ｏ ｕr nal of Ｎ atuｒ e Ｖｏ l. 32 Nｏ . 3 本具有更大的下降空间。无论是军事 还是民用， 都具有 广阔的市场前景 和巨大的需 求背景。美国 NＲEL 和日 本松下电器公司在不锈钢衬底上制备的 C IＧ Ｓ 电池效率 均超过 17. 5%； 美 国环 球 太 阳 能 ( Globａl Sｏｌar ） 公 司 ０. ４ Ｍ Ｗ中试线( 1 英尺宽、 卷到卷技术） , 生产不锈钢衬 底电池小面积效率为 1２． ５%; 德国 ＨM I 研究所 采用共 蒸发 法 在 钛 箔 衬 底 上 制 备 CIＧＳ 薄 膜 电 池 效 率 为 16. 2% 。聚酰亚胺薄膜( PI） 是发展高比功率的轻质柔性 太阳电池首选衬底材料。目前， 由瑞士联 邦技术研究院 研制的 PI 衬底小面 积铜铟硒电池效率达到 1３. 0% , 是 目前 PI 衬底太阳电池的世界纪 录。德国 Ｈ Ｍ I 研究所、 Z ＳW 中心和美国 特拉华大学能 源转换学院 ( IＥC ) 等机 构制备的 PI 衬底 CIＧS 电池效率达到了 10% ~ 12%。 中国研究 C IGS 薄膜太阳电池在 20 世纪 8０ 年代开 始起步。南开大学在多方面支持下建立了& 铜铟硒薄膜 太阳电池试验平台与中试 基地？ , 并在 C IG Ｓ 电