太陽能電池發(fā)展現(xiàn)狀及高效率的實例

1、太陽能電池發(fā)展現(xiàn)狀及其轉(zhuǎn)換效率的提高及實例因為能源危機，環(huán)境問題，清潔的太陽能電池是不錯的選擇。一 太陽能電池發(fā)展概況目前研發(fā)出來的或者正在開發(fā)的太陽能電池有：晶體硅太陽電池，III-V族太陽電池，硅基薄膜太陽電池，CIGS太陽電池，染料敏化電池，納米太陽電池。晶體硅太陽電池的種類：HIT太陽電池，PERL太陽電池，OCEO太陽電池，Pluto太陽電池。HIT太陽電池，結(jié)構(gòu)簡單，效率高，具有產(chǎn)能優(yōu)勢；Pluto太陽電池去除或簡化了PERL太陽電池電池的一些材料和工藝，已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，Pluto多晶硅太陽電池，材料多晶硅成本低，轉(zhuǎn)換效率也已經(jīng)實用。目前產(chǎn)業(yè)化的電池還有，絲網(wǎng)印刷電池，掩埋柵電池，高

2、效背面點接觸電極電池。III-V族太陽電池的種類：GaAs系太陽電池，InP系太陽電池，薄膜III-V族太陽電池，量子阱/點太陽電池，多結(jié)太陽電池，熱光伏電池，分譜太陽電池，III-V族半導(dǎo)體中間帶太陽電池。制備方法：液相外延技術(shù)，金屬有機化學(xué)氣相沉積技術(shù)，分子束外延技術(shù)。近幾年，疊層電池效率的迅速提高以及聚光太陽電池技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備的不斷改進，使聚光III-V族太陽電池系統(tǒng)的成本大大降低。2009年德國已經(jīng)研制出高達41.4的GaInP/GaInAs/Ge疊層太陽電池。硅基薄膜太陽電池包括非晶硅、微晶硅薄膜太陽電池，研發(fā)的種類有：a-SiC/a-Si異質(zhì)結(jié)太陽電池，uc-Si薄膜太陽電池，非

3、晶硅/微晶硅串聯(lián)太陽電池。制備方法較多，值得關(guān)注的新方法有熱膨脹等離子體沉積法，常壓等離子氣相沉積法。產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)：以玻璃襯底的硅基薄膜太陽電池制備技術(shù)，非晶硅薄膜的柔性襯底、卷到卷太陽電池制備技術(shù)。硅基薄膜太陽電池所需原材料少，可大面積沉積，成本低，可沉積到柔性襯底上，柔性襯底的電池可以裝在非平整的建筑物表面上，但轉(zhuǎn)化效率低，僅7.5%-8.5%，非晶硅和非晶鍺硅合金電池的光誘導(dǎo)衰退，是需要解決的問題。CIGS太陽電池研發(fā)的有：柔性金屬CIGS電池、聚合物襯底CIGS薄膜電池。發(fā)展方向有：無Cd緩沖層，其他I-III-VI族化合物半導(dǎo)體材料，疊層電池，聚光電池片，空間應(yīng)用，4端子串聯(lián)的高效

4、化。CIGS系太陽電池以高轉(zhuǎn)換率為特征，市場產(chǎn)品的效率為10%，研發(fā)階段為12%-14%，如果市場產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率能提高到13%，就能也現(xiàn)在的鑄造的Si模版性能相匹配，進而快速實用化。染料敏化電池有很多優(yōu)點，比如原材料易得成本低，但轉(zhuǎn)換效率有待提高。目前的研究方向有：新型氧化物半導(dǎo)體薄膜光電極，電解質(zhì)溶液的固體化和擬固體化，新型高性能增感色素的開發(fā)，塑料太陽電池。納米太陽電池的種類很多。1、硅基薄膜太陽電池：pc-Si薄膜太陽電池，nc-Si薄膜太陽電池，多結(jié)疊層太陽電池（隧道串接發(fā)，機械堆疊法，有aSi：H基疊層太陽電池、III-V族化合物疊層太陽電池、中間帶太陽電池）。2納米結(jié)構(gòu)染料敏化電池

5、(NDSSC)，TiO2納米晶粒薄膜NDSSC，TiO2準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)NDSSC，TiO2納米復(fù)合物膜層NDSSC，TiO2核-殼納米結(jié)構(gòu)NDSSC，TiO2量子點敏化納米結(jié)構(gòu)NDSSC，串聯(lián)組合電池結(jié)構(gòu)NDSSC，ZnO納米晶粒薄膜NDSSC，ZnO納米線NDSSC。3、量子結(jié)構(gòu)太陽電池，Si納米線太陽電池，碳納米管太陽電池，p-i-n結(jié)構(gòu)量子點太陽電池，量子點敏化太陽電池，基于多激子產(chǎn)生效應(yīng)的量子點太陽電池。4、聚合物太陽電池，分單層和多層聚合物太陽電池。聚合物有機太陽電池光伏材料：聚合物電極材料，電子和空穴傳輸層材料，活性層材料，襯底材料，封裝材料。聚合物太陽電池制備技術(shù)：真空蒸鍍技術(shù)，

6、旋涂甩膠技術(shù)，噴墨打印技術(shù)。二 轉(zhuǎn)換效率1、能量損失的原因造成能量損失的有不可回收損失部分和可回收部分。不可回收部分：由于材料的光電光譜響應(yīng)和太陽光譜的不匹配產(chǎn)生的，即白白透過太陽能電池所用材料而不能產(chǎn)生載流子部分和在表面反射或漫射的能量損失。是能量損失的最大原因?？梢曰厥盏牟糠郑河晒庾V響應(yīng)本應(yīng)為有效光，卻因為表面反射而損失的反射損失；由光吸收生成的載流子中，太陽能電池的表面或者背面電極由于與環(huán)境復(fù)合造成的表面復(fù)合損失；光生載流子在半導(dǎo)體的體內(nèi)復(fù)合形成的體內(nèi)復(fù)合損失，太陽能電池供給給負(fù)荷的電力在電流流動時從電極到半導(dǎo)體容體內(nèi)的電阻焦耳熱的串聯(lián)電阻損失；光生載流子由于半導(dǎo)體中的內(nèi)建電場產(chǎn)生漂移，

7、所形成的極化電場雖然變成了輸出電力，但此時如果超過pn結(jié)的不純物濃度決定的擴散電位Vd，也得不到起始電力，即存在具有最低禁帶寬度的損失，此損失叫做電壓因子損失。2、提高轉(zhuǎn)化效率的方法提高轉(zhuǎn)換效率要采用如下技術(shù)和方法：盡可能多地減少能量轉(zhuǎn)換過程中的各項損失，盡可能多將太陽輻射的能量進行收集以及盡可能地擴大半導(dǎo)體中可收集到的光的頻率范圍。高效率化的原理與具體的技術(shù)。（1） 入射到材料的光能的有效封閉無反射（AR）覆蓋（減少表面反射損失）結(jié)構(gòu)行表面凹凸不平處理（利用漫射增大有效浸透深度）內(nèi)部界面電極的漫射處理（BSR法）（2） 光生載流子的有效收集和光電效果的增大異質(zhì)結(jié)產(chǎn)生的少數(shù)載流子反射鏡效應(yīng)漂移型光起電效應(yīng) p-i-n結(jié)合 分層窗 分層不純物覆蓋（BSF法）超晶格的利用（a-Si/poly-Si等）（3） 光生載流子的復(fù)合損失的減少 光生成活性層的膜質(zhì)的改善pn、pi、in結(jié)合以及異質(zhì)結(jié)界面的復(fù)合引起的減少（4） 直接電阻損失的減少（串聯(lián)電阻）透明電極的低電阻對策點擊開關(guān)的最優(yōu)化隧道效應(yīng)電極及其最佳配置設(shè)計（5） 電壓因子損失的減少（并聯(lián)電阻）異質(zhì)結(jié)