太陽能材料的研究和發(fā)展

1、 本文由syj983232貢獻(xiàn) pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 維普資訊 罌罌 縫縫翡 的趼 沈輝輝 梁宗宗存 李李戩洪 引言言 隨隨 著人人類社會(huì)會(huì) 的不不斷 發(fā)發(fā)展 ，人人與 自自然的矛矛盾也愈愈來愈突突 出出。目前前全世界界范圍面面臨的最最為突出出自 題是環(huán)環(huán)境與能能源即即 勺勺 換換的緣故故從物物理角度度來講，黑黑色意味味著光線線的幾乎乎全部的的吸 收收、被吸吸收的光光能即轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為熱熱能。因因此為了了最大限限度地實(shí)實(shí)現(xiàn)太 陽陽能 的的光熱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，似似平用黑黑色的涂涂層材料料就可滿滿足 了了，但實(shí)實(shí)際 情況并并非如此此。這主主要是材材

2、料本身身還有一一個(gè)熱輻輻射問題題。從量量 子子物理 的理論論可知，黑黑體輻射射的波長長范圍大大約在 之之 間黑黑體輻射射的強(qiáng)度度分布只只與溫度度平 波波長有關(guān)關(guān)，輻射射強(qiáng)度 的峰 值 對對應(yīng) 的的波 長長在 附附近。 由由此可見見，太陽陽光譜的的波長分分布范圍圍基本上上 與熱熱輻射不不重 疊。 因此要要實(shí)現(xiàn)最最佳的太太 陽能能熱轉(zhuǎn)換換，所采采 用的的材料必必須滿足足 以以下兩個(gè)個(gè)條件：在太陽陽光譜內(nèi)內(nèi)吸收光光線程度度高，即即有盡量量高 吸收率率 ；在熱熱輻射波波長范匿匿內(nèi)有盡盡可能低低的輻射射損失， 環(huán)環(huán)境惡化化千 能能源短缺缺 。這這個(gè) 問問題當(dāng)然然要通過過各國政政府采取取正確 的的對策來來

3、處理 發(fā)展展新材料料廈相應(yīng)應(yīng)的技術(shù)術(shù)，將是是解決這這一題題 最最為有效效的方法法。事實(shí)實(shí)上近年年來人們們對太陽陽能材料料 的研研制和利利 用用，已顯顯示了積積極 有有效的作作 用。這這 一新新型二能能材 料料的發(fā)展展既 力 可解塊塊人類面面臨 的的能源短短缺，叉叉不造成成甄境污污染 。盡盡管太陽陽能 材材料 的的成本還還較高和和性能還還有峙進(jìn)進(jìn)一步提提高但但隨著材材料 學(xué) 的不斷斷進(jìn)步，太太陽能材材料愈來來愈顯示示了誘人人的發(fā)展展前景?？煽梢?預(yù) 見見，在下下個(gè)世紀(jì)紀(jì)，太陽陽能材料料將扮演演更為重重要的角角色 就象 半導(dǎo)導(dǎo)體等功功能材料料的發(fā)展展帶來電電信和計(jì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的興興起和發(fā)發(fā)展 一一

4、 即即有盡可可能低 的發(fā)射射率 。一般般來說，對對同一波波長而言言，材料料 的的吸收率率和發(fā)射射率有同同樣的數(shù)數(shù)值，即即吸收率率高貝 相應(yīng)的的發(fā)射率率 也也高但但吸收率率 與與反射率率 廈廈透身 率 滿足如如下關(guān)系系 。對對干不透透 明材材料由于于 ，則則 而而對于黑黑 樣樣，太陽陽能材料料廈相關(guān)關(guān)技術(shù)也也將帶來來太陽能能器件的的產(chǎn)業(yè)化化 發(fā)發(fā)展，使使人類在在環(huán)境保保護(hù)和能能 源利利用兩方方面的午午 諧達(dá)達(dá)到更 加完 亡 善善的境界界。 太陽陽能是人人類取之之不盡，用用之不竭竭的可再再生能源源，也是是清 潔能源源，不產(chǎn)產(chǎn)生任何何 的環(huán)環(huán)境污染染 。為為 了充充分 有有效地 利抖 太陽 能，人人

5、們發(fā)展展了多砷砷太陽能能材料。按按性能和和用途太太體上可可分為 光熱熱轉(zhuǎn)換材材料，光光 電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換材料料，光化化學(xué)能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換材料料和光能能調(diào)控 色色物體來來說， ，則 根據(jù)據(jù)以上討討論，可可知最有有效的 太太 陽能能光熱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換材料料是在太太陽光譜譜范圍內(nèi)內(nèi)，即 有有 即 ）；而在 ，即熱熱輻射波波長范圍圍內(nèi)， 有有 即 或 ）。一一般將具具備這一一特性 的溶層層材 料料稚為選選擇性吸吸收材料料。如不不完全滿滿足以上上條件，如如在熱輻輻射 變變色材料料等。由由此而形形成太陽陽能光熱熱利 用用，光電電利用，光光化學(xué) 能能利用和和太陽能能光能調(diào)調(diào)控等相相應(yīng)技術(shù)術(shù)從 目前世世界范匿匿內(nèi)經(jīng)濟(jì)濟(jì) 渡渡長范圍圍

6、內(nèi) 有較大大 的值值，則盡盡管在太太陽光譜譜 ，仍仍有很大大 熱熱輻射損損 失 這類類材料通通常稱為為非選擇擇性涂層層材料 。所有有選 擇性 吸收 涂層 的構(gòu) 造基 本上 分為兩兩 個(gè)部部份 ：紅 外外反射 底層 （ 銅 鋁等高高紅外反反射比金金屬 ）和和太陽光光譜吸收收層 （ 金屬化化合 發(fā)發(fā)展?fàn)顩r況來看，太太陽能材材料廈相相應(yīng)利 用技術(shù)術(shù)是發(fā)展展最 和最有有 央央 發(fā)發(fā)展前景景的高社社技產(chǎn)業(yè)業(yè)之一。隨隨著科學(xué)學(xué)技術(shù)白白 不斷斷進(jìn)步 將不不 勺勺 斷地地出現(xiàn)更更為經(jīng)濟(jì)濟(jì)，性 能更好好的新型型太 能材料料。 日日 物物或金屬屬復(fù)臺(tái)材材料 ）。吸吸收涂層層在太陽陽光波峰峰值波長長 ）耐耐近產(chǎn)生生

7、強(qiáng)烈的的吸 收收， 在在紅外波波段則 自由透透過 ，并并借助于于 太陽陽能光熱熱轉(zhuǎn)換 我我們知道道，太 陽主要要以 電電磁 輻輻射的形形式結(jié)地地球帶來來光與 熱熱。太陽陽輻射波波長主要要分布在在 范圍 內(nèi)。從從光熱效效 底底層的高高紅外反反射特性性構(gòu)成選選擇性涂涂層。實(shí)實(shí)際上利利用的選選擇性 涂層層材料，多多是將超超細(xì)金屬屬顆粒分分散在金金屬氧化化物的基基體上形形 成成黑色吸吸收津?qū)訉印＿@通通常采 用電化化學(xué)，真真空蒸發(fā)發(fā)和磁控控濺射等等 工工藝來實(shí)實(shí)現(xiàn)。 應(yīng)應(yīng)來講，太太陽光譜譜中的紅紅外波段段直接產(chǎn)產(chǎn)生熟效效應(yīng)，而而絕大部部份 光能不不能直接接產(chǎn)生熱熱量。我我們感覺覺在強(qiáng)烈烈的陽光光下的溫溫

8、暖和炎炎 熱熱，主要要是我們們的衣服服和皮膚膚吸收太太陽光線線，從而而產(chǎn)生光光熱轉(zhuǎn) 在在太陽能能熱水器器上得到到廣泛應(yīng)應(yīng)用的太太陽 能能吸熱涂涂屜主要要 有有：磁控控濺射涂涂層，選選擇性 陽極氧氧化涂層層等。從從 使用用和經(jīng)濟(jì)濟(jì)角 度考慮慮， 除了了吸熱性性能外 ，還 要 維維普資訊訊 htttp:/m 產(chǎn)產(chǎn) 業(yè)業(yè) 論論 壇壇 新新 蠟 料 產(chǎn)產(chǎn) 業(yè) 年 月刊刊 蒡蒡 求求使用壽壽命要長長，生長長成本要要 等等。我國國從 年代開開始加快快 了 氐 太太陽能的的能量密密度低 （ ） 約約 ，而且且不穩(wěn)定定不連續(xù)續(xù)。用太太 陽陽能 電電池及相相應(yīng)儲(chǔ)存存技術(shù)可可太面積積采集、儲(chǔ)儲(chǔ)存太陽陽能， 適應(yīng)

9、于人們們工作和和 日常常生活需需要 。目目前太陽陽能 電電池，占占主導(dǎo)市市場的 是單單晶硅電電池。估估計(jì) 不不久的將將來，多多晶硅薄薄膜電池池和 非非晶硅薄薄 膜膜電池會(huì)會(huì)逐步 占領(lǐng)市市場 ，并并有可能能最終 取代單單 晶硅硅 的主主導(dǎo)地 在在太陽能能吸熱材材料 方方面的研研 究象清華華大學(xué)，北北 京太太陽能研研究 所所等單位位 先后后研制出出一系列列優(yōu) 良良的選擇擇性涂層層材料 。所研研制 的的 黑黑鈷選擇擇性吸收收涂層具具有 良良好的光光譜選擇擇性，適適臺(tái)應(yīng)用用在工作作 溫溫度較高高 的真真 空集集 熱管管上 。研研 制成成功的用用于全玻玻璃真空空管上 鉛 鋁太太陽光譜譜選擇性性吸 氨，

10、。近 來來國內(nèi)外外在制備備工藝上上主要利利 用電電化學(xué)和和磁控濺濺射方法法，所研研 位位。近年年來，隨隨著材料料科學(xué)的的發(fā)展，不不斷有新新材料、新新 工藝藝出 現(xiàn)。象象硒銦錮錮 電池池成本低低 ，性性能穩(wěn)定定也是具具有很好好 發(fā)展展前景 的。此此外作為為近年來來太陽能能電池發(fā)發(fā)展的最最新成果果，納米米晶太 陽 化化學(xué)能 電池更更展現(xiàn) 了太 陽能 電池的的一個(gè) 新的發(fā)發(fā)展 方方向。 制制的選擇擇性吸收收涂層材材料 向向多層化化，梯度度化發(fā)展展。如倍倍受重視視 的的氮化鋁鋁選擇性性吸收涂涂層是新新一代的的吸熱涂涂層的代代表。從從 目前前 已已達(dá)到的的水平來來看，光光熱轉(zhuǎn)換換材料的的性能還還可進(jìn)一一

11、步提畝畝這 不僅僅需要人人們不斷斷探 索索新的材材料體系系和制備備工藝，還還可在津津?qū)?的的玻璃蓋蓋板表面面上做 文章。如如德國某某研究所所，利用用全息照照相技 對對太陽能能 電池池的發(fā)展展進(jìn)程簡簡單地回回廄 可可讓我們們進(jìn)一步步 了解解 材材料科學(xué)學(xué)對太陽陽能利用用的至關(guān)關(guān)重要的的作用，并并對材料料研究提提出更 高 的要求求。開發(fā)發(fā)太陽能能電池必必須面臨臨的問題題，就是是 氐氐 生產(chǎn)產(chǎn)成本 和提提高光 電轉(zhuǎn)換換效率。高高性能單單晶硅電電池是建建立在高高質(zhì)量單單晶硅 材料料和相關(guān)關(guān)的成熟熟的加工工處理工工藝基礎(chǔ)礎(chǔ)上的。目目前國內(nèi)內(nèi)外生產(chǎn)產(chǎn)單 晶硅主主要采用用提 拉拉法和區(qū)區(qū)熔兩種種工藝。通通過

12、現(xiàn)代代先進(jìn)的的電池工工 藝藝，開發(fā)發(fā)的單晶晶硅電池池可分為為平面單單晶硅高高效電池池和刻槽槽埋柵電電 極極單晶硅硅 電池池。為了了達(dá)到高高效率的的目的，在在平面單單晶硅中中采用表表 面面積構(gòu)化化，用光光刻腐蝕蝕工藝制制成倒金金字塔結(jié)結(jié)構(gòu) （ 表面開開 口尺尺寸為 術(shù)術(shù)，在平平板蓋板板表面上上進(jìn)行納納米結(jié)構(gòu)構(gòu)處理，以以增加太太陽光透透射 率，減減少太陽陽能的反反射損失失，從而而使太陽陽能的熱熱利 用用效率得得到 了了進(jìn)一步步提高。 從從技術(shù)與與經(jīng)濟(jì)的的觀點(diǎn)來來看，最最簡單也也最實(shí)際際 的途途徑就是是把 太陽能能轉(zhuǎn)換成成熱能加加 以利利用。事事實(shí)上太太陽能光光熱轉(zhuǎn)換換是 目目前世 界范范圍內(nèi)太太

13、陽能能利用的的一種最最普及最最主要 的形式式。我國國已成為為 世世界上生生產(chǎn)太陽陽能熱水水器最 多的國國家， 時(shí)也是是世界上上最大的的 太陽陽能熱水水器市場場 ?？煽深A(yù)見見，太 陽能熱熱水器將將是不可可取代的的 太太陽能利利用形式式 。 帕再進(jìn)進(jìn)行發(fā)射射區(qū)鈍化化和分區(qū)區(qū)摻雜處處理。所所迭到的的光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換效率率可達(dá)到到 魄魄左右。對對刻槽埋埋柵電極極單晶硅硅 電池池，則利利用單 晶硅硅的各向向異性，通通過化學(xué)學(xué)腐蝕方方法在電電池表面面形成大大小不同同的 金字塔塔錐體再加上上立 埋埋柵電極極等措施施 也可可將轉(zhuǎn)換換效率提提高 惜惜 太陽陽能光 電轉(zhuǎn)換換 太太陽能光光 電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換主要要是 半導(dǎo)體體材

14、料為為基石 ，利用用光照產(chǎn)產(chǎn) 出出 生生電子一一 空定定對，在在 結(jié)結(jié)上可以以產(chǎn)生光光電流和和光電壓壓的現(xiàn)象象 （ 光光 到到 左右?，F(xiàn)現(xiàn)在單晶晶硅的電電池工藝藝已近成成熟，提提高轉(zhuǎn)換換效率主主 要要是靠單單晶硅表表面微結(jié)結(jié)構(gòu)處理理和分區(qū)區(qū)摻雜工工藝。近近斯國外外有關(guān)單單 位位又通過過表面納納米構(gòu)造造減反射射處理 使單晶晶硅電池池轉(zhuǎn)換效效率已達(dá)達(dá) 虢左左右。總總的來看看單晶硅硅電池效效率有可可能還會(huì)會(huì)提高到到接近鼉 伏伏效應(yīng)） ，從 而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)太 陽陽能光 電轉(zhuǎn)換換的 目目的。通通常所用用的半導(dǎo)導(dǎo) 體體材料為為硅、銘銘和 【 一一 化臺(tái)臺(tái)物等。一一般對太太陽能電電池材料料有 如下一一些要求求：要

15、充充分利用用太陽能能輻射，即即半導(dǎo)體體材料的的禁帶 不能能太寬，否否貝 太太陽能輻輻射利 用率太太低；有有較高的的光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換效 率；材材料本身身對環(huán)境境不造成成污染；材料便便于工業(yè)業(yè)化生產(chǎn)產(chǎn) 且材材料 性能穩(wěn)穩(wěn)定。能能達(dá)到這這幾條要要求的主主要有鍺鍺硅 、砷化化鎵、硫硫化 銅銻銻化鎘等等。特 別象鍺鍺、硅 、砷化化鎵等的的禁帶寬寬度相當(dāng)當(dāng)干近 紅外外線的光光子，對對這樣的的半導(dǎo)體體太陽陽光譜的的大部分分，包括括各 種種可見光光都可 以用來來產(chǎn)生 電子一一 穴對對但 考慮 到只有有禁帶寬寬 空空 左左右。但但由于單單晶硅生生產(chǎn)工藝藝復(fù)雜廈廈相應(yīng)的的繁瑣的的電池工工藝，致致 使使單晶硅硅電池成成本

16、居高高不下，困困此要大大規(guī)模推推 陽能電電池靠單單 晶硅硅是不可可能做到到的。 近近年來，多多晶硅薄薄膜電池池 由于于成本較較 低，且且轉(zhuǎn)變效效率也較較 高高 （ 而得到到 了迅迅速發(fā)展展 。目目前制備備多晶硅硅薄膜多多栗用快快 速速熱化學(xué)學(xué) 氣相相沉積 （ 丁丁 ）和等等離子體體 增強(qiáng)強(qiáng)化 學(xué)學(xué)氣相沉沉積 （ ） 工藝 化學(xué)學(xué)氣相沉沉積主要要是以三三氯氫硅硅 （ ，四 】 氯氯 化硅硅 （ 或硅烷烷 （等 為原料料，在真真空石英英管反應(yīng)應(yīng)室 ） ） 內(nèi)內(nèi)沉稠 而成 薄膜膜 厚度度可得到到精確控控 制，襯襯底材料料一般選選用 度度在 電子伏伏特的半半導(dǎo)體才才有較高高的光 電轉(zhuǎn)換換效率，因因 此

17、硅 砷化化鎵等是是理想的的電池材材料 而銻化化鎘由于于鎘是有有毒元 紊紊，其應(yīng)應(yīng)用受到到一定限限制 。再再從原料料資源 、生產(chǎn)產(chǎn)工藝和和性能穩(wěn)穩(wěn) 等。近近些年來來一種種以冶金金級(jí)硅粉粉制作的的顆粒 皿 硅硅帶為襯襯底的多多晶硅 薄膜 電池 引人注注目，這這為發(fā)展展低價(jià)長壽 電池池找到 了一條條新路子子 。制制備 多多晶硅薄薄膜電池池的關(guān)鍵鍵就是再再結(jié) 定定性等方方面綜臺(tái)臺(tái)考慮，硅硅是最臺(tái)臺(tái)適最理理想的太太 陽能能 電 池材料料， 這這也是為為什么太太陽能電電池主要要硅材材料為主主 原原因 太陽能能光 電利用用是近些些年發(fā)展展最快，最最具活力力的研究究領(lǐng)域。從從太陽能能的 特點(diǎn)和和使用方方便性而

18、而言，太太 陽能能電池的的 出現(xiàn)現(xiàn)和發(fā)展展是標(biāo)志志人類 用用太陽能能達(dá)到的的個(gè)新新的發(fā)展展階段。眾眾所周知知，在地地球表面面 晶晶工藝，現(xiàn)現(xiàn)在幾乎乎所有制制備單晶晶硅高效效電池 的技術(shù)術(shù)部用于于制備 多多晶硅薄薄膜 電電池的工工藝上 多晶晶硅薄膜膜電池將將最終取取代單晶晶硅 電池，而而作為 市場 的主導(dǎo)導(dǎo)產(chǎn)品。 現(xiàn)現(xiàn)在非晶晶硅 電電池研究究也取得得 了 突破性性進(jìn)展。美美國聯(lián)合合太陽 能能系統(tǒng)公公 司以以不銹鋼鋼板作襯襯底，采采用單層層，雙層層、三層層本征非非 維維普資訊訊 htttp:/m 昌昌硅薄膜膜 結(jié)構(gòu)構(gòu) ，使使非晶硅硅 電池池轉(zhuǎn)換效效率達(dá)到到 蕊，估估計(jì)不久久 將將會(huì)達(dá)到到 目標(biāo) 。

19、可 以預(yù) 見，由由于更低低的生產(chǎn)產(chǎn)成本和和較高 的的 的的轉(zhuǎn)換效效率，非非晶硅 電池也也將是太太陽能電電池的主主要發(fā)展展產(chǎn)品之之 ， 反反向時(shí)，則則產(chǎn)生與與上述相相反 的的過程， 即電子子和離子子從著色色的電 致變變色層內(nèi)內(nèi)抽 出出而使其其退色 與電電致變色色系統(tǒng)相相 比，氣氣致變色色系統(tǒng)具具有結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單和和調(diào)光 范圍圍寬 （ 的特點(diǎn)點(diǎn)。氧化化鎢薄膜膜也是性性能優(yōu) 良的氣氣致變色色 神 材料。氣氣致 變變色系統(tǒng)統(tǒng)主要 由雙層層薄膜構(gòu)構(gòu)成 ，即即在 平平板玻璃璃上 先沉積積氧化鎢鎢，然后后沉淀一一層催 化劑層層，催化化劑層與與另一平平板 玻璃保保持一定定間隙。著著色時(shí)充充含有微微 量氫氫氣的惰惰

20、性氣體體即可， 退退色則充充氧氣或或空氣就就可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。變色色原理是是基于氧氧化還原原反應(yīng) 和和氧 化化鎢的 變價(jià)特特性 。 有有很好的的市場發(fā)發(fā)展 前前景 。 硒硒銦銅多多晶薄膜膜 電池池的效 率穩(wěn)定定在 砩左左右，其其成本較較硅 材材料 電電池都低低，并且且易于規(guī)規(guī)模 生生產(chǎn)硒硒銦銅電電池 由由很薄的的四層 材料料構(gòu)成，其其中每一一層都只只有紙張張厚 度度白 。在在太陽光光照射 勺 下下，由中中間兩層層發(fā) 電電，上下下兩層將將 電導(dǎo)導(dǎo)出。幾幾百平方方米面積積的 這種 電池重重量只有有左左右但但這種 電池所所用材 料由于于硒 、銦銦 都都是 比比較稀有有的元素素 ，因因此這類類 電池池發(fā)展將將

21、受到一一定限制制 不不管是硅硅材料 電池，還還是硒銦銦銅電池池， 由由于制備備 資源源 ； 問問題 成成本柯 能降得得很低最近受受到國內(nèi)內(nèi)外科學(xué)學(xué)家高度度重視的的 納納米昌二二氧化鈦鈦 化學(xué)學(xué)能電池池 顯示示了更好好的發(fā)展展前景 這 種新新型電池池以納米米多孔二二氧化鈦鈦為半導(dǎo)導(dǎo)體電極極 、蹦蹦睦渡金金屬以以 及及 等等有捫化化臺(tái)物作作染料，并并選 用用適當(dāng)?shù)牡难趸灰?還原 電解質(zhì)質(zhì)。其 光 電轉(zhuǎn)換換效率也也達(dá)到 嘴以以上，制制備威本本僅為硅硅太陽能能電池的的 壽命能能達(dá)到 年以以上。這這類太陽陽能化學(xué)學(xué)能電池池的研制制和 開發(fā)，必必將對人人類太陽陽能利用用起 巨巨大的促促進(jìn)作用用 從從太陽

22、能能 電池池的發(fā)展展歷史來來 看，材材料研 究起決決定性 的作 用，每每一新材材料 的的出現(xiàn)，都都給太 陽能 電池及及太 陽陽能光 電利用用帶 來 一一次變革革。隨著著新材料料，新工工藝的不不斷 出出現(xiàn)，太太陽能 電池的的 效效率及穩(wěn)穩(wěn)定性等等將會(huì)得得到進(jìn)一一步提高高 最最近穗 國夫和和費(fèi)太陽陽能系統(tǒng)統(tǒng)研究所所研制氣氣致變色色系統(tǒng)有有突 破性進(jìn)進(jìn)展，所所推出的的樣品為為帶有兩兩個(gè)變色色單元的的房門，每每個(gè)變 色單單 元的的面積 為 ，其其變色退退色過 程在幾幾秒鐘之之 內(nèi) 即完完成，并并且在變變色 。歡后后性能仍仍保持穩(wěn)穩(wěn)定，其其樣品在在 年年 德德國漢諾諾威博覽覽會(huì)上倍倍受注目目 估估計(jì)不久

23、久這一變變色系統(tǒng)統(tǒng)將不斷斷 成成 熟， 不斷完完善。 電電致變色色，氣致致變色這這類太陽陽能調(diào)控控變色材材料具有有很 好好的 研究前前景和廣廣闊的應(yīng)應(yīng)用范 圍，如如可用于于交通工工具的門門窗，建建筑 物的門門窗以及及作為顯顯示器件件等 。至至今為此此，這類類材 料料變色機(jī)機(jī)理 和制備備工藝還還有待進(jìn)進(jìn)一步研研究，特特別是變變色系統(tǒng)統(tǒng)有待 于進(jìn)一一步 簡簡化、優(yōu)優(yōu)化，相相信 不不久 的的 將來來，這類類材料將將很快進(jìn)進(jìn)實(shí)用用化階 段段，使人人們 利利用太陽陽能 的的形式 向智能能化發(fā)展展。 結(jié) 束語 太陽陽光調(diào)控控 變色色 以以上就與與太陽能能材料的的發(fā)展?fàn)顮顩r進(jìn)行行了撬述述 ?？偪偟膩砜纯矗?

24、太陽陽光調(diào)控控變色材材料，如如 電致致變色和和氣致變變色材料料也是太太 陽陽能材料料家族的的重要成成員 這類材材料的出出現(xiàn)，標(biāo)標(biāo)致人類類利 用用太 陽能的的水 平平的進(jìn)一一步提高高 電電致變色色材料 在國外外已有很很長的研研究歷史史。在近近些年，由由 于于真空技技術(shù)和薄薄膜工藝藝技術(shù)的的進(jìn)步， 電致變變色材料料也成 了太陽陽 能能材料的的個(gè)研究究熱點(diǎn)?，F(xiàn)現(xiàn) 已清清楚，許許多金屬屬氧化物物都是優(yōu)優(yōu) 良 的的 電致致變色材材料，如如氧化鎢鎢、氧化化鎳、氧氧化鉬等等，但性性能最好好 的的當(dāng)屬氧氧化鎢 目前前氧化鎢鎢薄膜的的制備 工藝主主要有真真空蒸 發(fā)， 磺磺控濺射射和濕化化學(xué)法等等 電電致變色色材

25、料可可用于建建筑物太太陽光調(diào)調(diào) 太太陽能利利 用的的水平，最最終取決決于太陽陽能材料料的發(fā)展展水平。新新材 料 、新新工藝的的出現(xiàn) 可進(jìn)一一步提高高人類利利 用太太 陽能能的水平平。象 太陽陽能 電電池和太太陽能調(diào)調(diào)控材 料和系系統(tǒng)，正正在和 即將形形成一個(gè)個(gè) 大 規(guī)模模的高科科技產(chǎn)業(yè)業(yè)從科科學(xué)和經(jīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展展來看，這這部是具具有重大大 意意義的歐美有有百萬屋屋頂發(fā)電電計(jì)劃并并在制定定太空發(fā)發(fā) 電戰(zhàn)戰(zhàn)略，我我 國國正在西西部地區(qū)區(qū)實(shí)施陽陽光發(fā) 電工程程。如能能利用太太陽能 電池發(fā)發(fā)展 太太陽能 電動(dòng)汽汽車，不不僅能節(jié)節(jié)省大量量礦物燃燃料，而而且能從從根本上上 改改善環(huán)境境污染狀狀況。從從發(fā)展經(jīng)經(jīng)

26、濟(jì)、提提高 產(chǎn)產(chǎn)品檔次次和開發(fā)發(fā)新產(chǎn)品品 來來看，太太陽能材材料及相相應(yīng)技術(shù)術(shù)產(chǎn)品也也是有廣廣闊發(fā)展展前景 的。象象 太太 陽能能電視 ，冰箱箱及太陽陽能加工工技術(shù) ，都具具有廣闊闊的市場場，將 給我我國經(jīng)濟(jì)濟(jì)帶來活活力和新新的經(jīng)濟(jì)濟(jì)增長點(diǎn)點(diǎn) 。太太 陽能能利用 日益與與建 筑結(jié)合合在一起起，建筑筑材料也也有 向向功能化化發(fā)展 的趨勢勢而太太陽能 利用用就是一一個(gè)重要要的結(jié)臺(tái)臺(tái)對 象象 如如能結(jié)臺(tái)臺(tái)太陽能能利用特特點(diǎn)，可可 控控變色材材料，透透光調(diào)節(jié)節(jié)范圍 這對于于夏季防防止室 內(nèi) 熱熱 過 和和降低室室內(nèi)空調(diào)調(diào) 電能能消耗具具有重要要作 用用，是一一種 很很好的光光能調(diào) 控控 節(jié)能能材料 。

27、但 電 致致變色系系統(tǒng)的結(jié)結(jié)構(gòu)比較較復(fù)雜，一一般 需需要五層層 薄薄膜結(jié)構(gòu)構(gòu)，即分分別在兩兩平板玻玻璃 內(nèi)內(nèi)表面積積透明導(dǎo)導(dǎo)電層電電極在在 每每一 電電極上沉沉積氧化化 鎢變變色系置于膜膜層中間間的為離離子導(dǎo)體體膜 或 電電解液。 電致變變色的工工作原理理為，在在外加 電壓的的作用下下，通 過透透明導(dǎo)電電層提供供的電子子和存貯貯在一邊邊的電致致變色層層的并經(jīng)經(jīng)離 子導(dǎo)體體層以快快 離子子方式傳傳輸?shù)恼x 子子共同注注另邊的電電致變 色層層，并使使其發(fā)生生氧化還還原的電電化學(xué)反反應(yīng)而著著色。當(dāng)當(dāng)旄壓 電壓 開開發(fā)更 多的新新產(chǎn)品。象象 電 致變色色，氣致致變色材材料就是是值得開開發(fā) 的的高科技

28、技新型建建材產(chǎn)品品通過過 利用用這些太太陽能建建材，使使人們將將 建建筑物與與太陽能能利用得得到完善善的結(jié)臺(tái)臺(tái)。國外外已建有有多種太太陽能 住宅宅，我們們只要從從中吸取取相關(guān)技技術(shù)推廣廣應(yīng)用就 可可很好地地造福 于于人類和和大 自自然 。 11本文由由sunnp_llsj貢貢獻(xiàn) ddoc文文檔可能能在WAAP端瀏瀏覽體驗(yàn)驗(yàn)不佳。建建議您優(yōu)優(yōu)先選擇擇TXTT，或下下載源文文件到本本機(jī)查看看。 太太陽能材材料的研研究和發(fā)發(fā)展 引引言 隨隨著人類類社會(huì)的的不斷發(fā)發(fā)展，人人與自然然的矛盾盾也愈來來愈突出出。目前前全世界界范圍面面臨 的的最為突突出的問問題是環(huán)環(huán)境與能能源，即即環(huán)境惡惡化和能能源短缺缺。

29、這個(gè)個(gè)問題當(dāng)當(dāng)然要通通過 各各國政府府采取正正確的對對策來處處理，發(fā)發(fā)展新材材料及相相應(yīng)的技技術(shù)將將是解決決這一問問題 最最為有效效的方法法。事實(shí)實(shí)上近年年來人們們對太陽陽能材料料的研制制和利用用，已顯顯示了積積極 有有效的作作用。這這一新型型功能材材料的發(fā)發(fā)展，既既可解決決人類面面臨的能能源短缺缺，又不不造 成成環(huán)境污污染。盡盡管太陽陽能材料料的成本本還較高高和性能能還有待待進(jìn)一步步提高，但但隨著材材 料科科學(xué)的不不斷進(jìn)步步，太陽陽能材料料愈來愈愈顯示了了誘人的的發(fā)展前前景?？煽梢灶A(yù)見見，在下下 個(gè)世世紀(jì)，太太陽能材材料將扮扮演更為為重要的的角色。就就象半導(dǎo)導(dǎo)體等功功能材料料的發(fā)展展帶來 電

30、信和和計(jì)算機(jī)機(jī)產(chǎn)業(yè)的的興起和和發(fā)展一一樣， 太陽能能材料及及相關(guān)技技術(shù)也將將帶來太太陽能器器 件的的產(chǎn)業(yè)化化的發(fā)展展， 使使人類在在環(huán)境保保護(hù)和能能源利用用兩方面面的和諧諧達(dá)到更更加完善善的 境境界。 大陽能能是人類類取之不不盡，用用之不竭竭的可再再生能源源，也是是清潔能能源，不不產(chǎn)生任任何的 環(huán)境污污染。為為了充分分有效地地利用太太陽能，人人們發(fā)展展了多種種太陽能能材料。按按性能和和 用途途大體上上可分為為光熱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換材料料，光電電轉(zhuǎn)換材材料，光光化學(xué)能能轉(zhuǎn)換材材料和光光能調(diào)控控 變色色材料等等。由此此而形成成太陽能能光熱利利用，光光電利用用，光化化學(xué)能利利用和太太陽能光光 能調(diào)調(diào)控等相相應(yīng)技

31、術(shù)術(shù)。從目目前世界界范圍內(nèi)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)發(fā)展?fàn)顩r況來看，太太陽能材材料及相相應(yīng)利 用技術(shù)術(shù)是發(fā)展展最快和和最有發(fā)發(fā)展前景景的高科科技產(chǎn)業(yè)業(yè)之一。隨隨著科學(xué)學(xué)技術(shù)的的不斷進(jìn)進(jìn) 步，將將不斷地地出現(xiàn)更更為經(jīng)濟(jì)濟(jì)，性能能更好的的新型太太陽能材材料。本本文主要要綜述和和評(píng)估 近年來來國內(nèi)外外太陽能能材料的的發(fā)展?fàn)顮顩r，主主要涉及及光熱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，光光電轉(zhuǎn)換換及變色色材料 的最新新研究動(dòng)動(dòng)態(tài)和發(fā)發(fā)展前景景，并對對國內(nèi)發(fā)發(fā)展大陽陽能材料料及相應(yīng)應(yīng)技術(shù)，提提出一些些看 法法。 22 太陽陽能光熱熱轉(zhuǎn)換 我們知知道，太太陽主要要以電磁磁輻射的的形式給給地球帶帶來光與與熱。太太陽輻射射波長主主要分 布在 0225-22.

32、5m 范范圍內(nèi)。從從光熱效效應(yīng)來講講，太陽陽光譜中中的紅外外波段直直接產(chǎn)生生 熱。 由此可可見，太太陽光譜譜的波長長分布范范圍基本本上與熱熱輻射不不重疊。因因此要實(shí)實(shí)現(xiàn)最佳佳的 太太陽能熱熱轉(zhuǎn)換，所所采用的的材料必必須滿足足以下兩兩個(gè)條件件：在太陽陽光譜內(nèi)內(nèi)吸收光光線 程程度高， 即有盡盡量高的的吸收率率 a； 在熱輻輻射波長長范圍內(nèi)內(nèi)有盡可可能低的的輻射損損失， 即有盡盡可能低低的發(fā)射射率 。一般般來說，對對同一波波長而言言，材料料的吸收收率和發(fā)發(fā)射 率率有同樣樣的數(shù)值值，即吸吸收率高高則相應(yīng)應(yīng)的發(fā)射射率也高高。但吸吸收率 a 與與反射率率 及 透射率率 t 滿足如如下關(guān)系系：at=l。對對

33、于不透透明材料料由于 t=00,則 a=1。而而 對于于黑色物物體來說說，0,則則 al。根根據(jù)以上上討論，可可知最有有效的太太陽能光光熱 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換材料料是在太太陽光譜譜范圍內(nèi)內(nèi)，即 25m，有有 a1（即即 0）；而在 22m，即即熱輻射射波長范范圍內(nèi)，有有 0(即即 l 或或 a0）。一一般將具具備這一一 特性性的涂層層材料稱稱為選擇擇性吸收收材料。如如不完全全滿足以以上條件件，如在在熱輻射射波長 范圍內(nèi)內(nèi)。 有較較大的值值，則盡盡管在太太陽光譜譜 a1，仍仍有很大大的熱輻輻射損失失。這 類材料料通常稱稱為非選選擇性涂涂層材料料。 所所有選擇擇性吸收收涂層的的構(gòu)造基基本上分分為兩個(gè)個(gè) 部份份

34、：紅外外反射底底層（銅銅、鋁等等高紅外外反射比比金屬）和和太陽光光譜吸收收層（金金屬化 合物或或金屬復(fù)復(fù)合材料料)。吸吸收涂層層在太陽陽光波峰峰值波長長（0.5m）附附近產(chǎn)生生強(qiáng)烈 的吸收收，在紅紅外波段段則自由由透過，并并借助于于底層的的高紅外外反射特特性構(gòu)成成選擇性性涂 層層。實(shí)際際上利用用的選擇擇性涂層層材料，多多是將超超細(xì)金屬屬顆粒分分散在金金屬氧化化物的基基 體上上形成黑黑色吸收收涂層。 這通常常采用電電化學(xué)， 真空蒸蒸發(fā)和磁磁控濺射射等工藝藝來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。 在在太陽能能熱水器器上得到到廣泛應(yīng)應(yīng)用的太太陽能吸吸熱涂層層主要有有：磁控控濺射涂涂層，選選擇 性性陽極氧氧化涂層層等。從從使用和

35、和經(jīng)濟(jì)角角度考慮慮，對光光熱轉(zhuǎn)換換材料的的基本要要求，除除了 吸吸熱性能能外，還還要求使使用壽命命要長，生生產(chǎn)成本本要低等等。我國國從 880 年年代開始始加快 了在太太陽能吸吸熱材料料方面在在研究，象象清華大大學(xué)，北北京太陽陽能研究究所等單單位先后后研 制制出一系系列優(yōu)良良的選擇擇性涂層層材料。 所研制制的黑鈷鈷選擇性性吸收涂涂層具有有良好的的光 譜譜選擇性性，適合合應(yīng)用在在工作溫溫度較高高的真空空集熱管管上。研研制成功功的用于于全玻璃璃真 空空管上鋁鋁-氮/鋁太陽陽光譜選選擇性吸吸收涂層層也具有有很好的的性能參參數(shù)。 近來國國內(nèi)外在在 制備備工藝上上主要利利用電化化學(xué)和磁磁控濺射射方法，

36、所研制制的選擇擇性吸收收涂層材材料向多多 層化化，梯度度化發(fā)展展。如倍倍受重視視的氮化化鋁選擇擇性吸收收涂層是是新一代代有吸熱熱涂層的的 代表表。從目目前已達(dá)達(dá)到的水水平來看看，光熱熱轉(zhuǎn)換材材料的性性能還可可進(jìn)一步步提高，這這不僅 需要人人們不斷斷探索新新的材料料體系和和制備工工藝， 還可在在涂層的的玻璃蓋蓋板表面面上做文文 章。 如德國國某研究究所， 利用全全息照相相技術(shù)， 在平板板蓋板表表面上進(jìn)進(jìn)行納米米結(jié)構(gòu)處處理， 以增加加太陽光光透射率率，減少少太陽能能的反射射損失，從從而使太太陽能的的熱利用用效率得得到 了了進(jìn)一步步提高。從從技術(shù)與與經(jīng)濟(jì)的的觀點(diǎn)來來看，最最簡單也也最實(shí)際際的途徑徑就

37、是把把太陽能能 轉(zhuǎn)換換成熱能能加以利利用。 事實(shí)上上太陽能能光熱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換是目目前世界界范圍內(nèi)內(nèi)太陽能能利用的的一 種種最普及及最主要要的形式式。我國國已成為為世界上上生產(chǎn)太太陽能熱熱水器最最多的國國家，同同時(shí) 也也是世界界上最大大的太陽陽能熱水水器市場場?？梢砸灶A(yù)見，太太陽能熱熱水器將將是不可可取代的的 太陽陽能利用用形式。與與國內(nèi)其其它省區(qū)區(qū)相比，盡盡管廣東東地區(qū)有有著豐富富的太陽陽能資源源， 但但太陽能能熱水器器的利用用和普及及還有相相當(dāng)?shù)牟畈罹?。就就環(huán)保這這一點(diǎn)來來考慮，在在廣東省省 大力力推廣太太陽能熱熱水器利利用就大大有必要要。這除除了政府府應(yīng)推出出相應(yīng)政政策外，對對熱水 器本身身也是

38、提提出了更更高的要要求，特特別是光光熱轉(zhuǎn)換換材料的的性能更更需進(jìn)一一步發(fā)展展提 高高，以使使太陽能能熱水器器的性能能，壽命命和使用用效果更更能得到到人們普普遍認(rèn)可可 3 太陽能能光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換 太太陽能光光電轉(zhuǎn)換換主要是是以半導(dǎo)導(dǎo)體材料料為基礎(chǔ)礎(chǔ)，利用用光照產(chǎn)產(chǎn)生電子子-空穴穴對，在在 PNN 結(jié)上上可以產(chǎn)產(chǎn)生光電電流和光光電壓的的現(xiàn)象（光光伏效應(yīng)應(yīng)），從從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)太陽能能光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的 目的。通通常所用用的半導(dǎo)導(dǎo)體材料料為硅、鍺鍺和 IIllV 化化合物等等。一般般對太陽陽能電池池 材料料有如下下一些要要求：要要充分利利用太陽陽能輻射射，即半半導(dǎo)體材材料的禁禁帶不能能太寬， 否則太太陽能輻輻射利用

39、用率大低低；有較較高的光光電轉(zhuǎn)換換效率；材料本本身對環(huán)環(huán)境不造造成污 染；材材料便于于工業(yè)化化生產(chǎn)且且材料性性能穩(wěn)定定。能達(dá)達(dá)到這幾幾條要求求的主要要有鍺、硅硅、 砷砷化鎵、硫硫化銅，銻銻化鎘等等。特別別象鍺、硅硅、砷化化鎵等的的禁帶寬寬度相當(dāng)當(dāng)于近紅紅外 線線的光子子，對這這樣的半半導(dǎo)體，太太陽光譜譜的大部部份，包包括各種種可見光光都可以以用來產(chǎn)產(chǎn) 生電電子-空空穴對。 但考慮慮到只有有禁帶寬寬度在 0.551.5 電電子伏特特的半導(dǎo)導(dǎo)體才有有較高 的光電電轉(zhuǎn)換效效率，因因此硅、砷砷化鎵等等是理想想的電池池材料。而而銻化鎘鎘由于鎘鎘是有毒毒 元素素，其應(yīng)應(yīng)用受到到一定限限制。再再從原料料資源

40、、生生產(chǎn)工藝藝和性能能穩(wěn)定性性等方面面綜合 考慮，硅硅是最合合適最理理想的太太陽能電電池材料料，這也也是為什什么太陽陽能電池池主要以以硅 材材料為主主的原因因。太陽陽能光電電利用是是近些年年發(fā)展最最快，最最具活力力的研究究領(lǐng)域。從從 太陽陽能的特特點(diǎn)和使使用方便便性而言言， 太太陽能電電池的出出現(xiàn)和發(fā)發(fā)展是標(biāo)標(biāo)志人類類利用太太陽 能能達(dá)到的的一個(gè)新新的發(fā)展展階段。眾眾所周知知，在地地球表面面太陽能能的能量量密度低低 （ll0000w/mm2） 而且不不穩(wěn)定不不連續(xù)。 ， 用用太陽能能電池及及相應(yīng)儲(chǔ)儲(chǔ)存技術(shù)術(shù)可大面面積采集集、 儲(chǔ)儲(chǔ)存大陽陽能，以以適應(yīng)于于人們工工作和日日常生活活需要。目目前大陽

41、陽能電池池，占主主導(dǎo)市場場 的是是單晶硅硅電池。估估計(jì)不久久的將來來多晶晶硅薄膜膜電池和和非晶硅硅薄膜電電池會(huì)逐逐步占 領(lǐng)市場場，并有有可能最最終取代代單晶硅硅的主導(dǎo)導(dǎo)地位。近近年來，隨隨著材料料科學(xué)的的發(fā)展， 不斷有有新材料料、新工工藝出現(xiàn)現(xiàn)。象硒硒銦錮電電池成本本低性性能穩(wěn)定定也是具具有很好好發(fā)展 前前景的。此此外作為為近年來來太陽能能電池發(fā)發(fā)展的最最新成果果，納米米晶太陽陽化學(xué)能能電池更更 展現(xiàn)現(xiàn)了太陽陽能電池池的一個(gè)個(gè)新的發(fā)發(fā)展方向向。對太太陽能電電池的發(fā)發(fā)展進(jìn)程程簡單地地回顧， 可讓我我們進(jìn)一一步了解解材料科科學(xué)對太太陽能利利用的至至關(guān)重要要的作用用， 并并對材料料研究提提 出更更高

42、的要要求。開開發(fā)太陽陽能電池池必須面面臨的問問題，就就是降低低生產(chǎn)成成本和提提高光電電 轉(zhuǎn)換換效率。 高性能能單晶硅硅電池是是建立在在高質(zhì)量量單晶硅硅材料和和相關(guān)的的成熟的的加工處處 理工工藝基礎(chǔ)礎(chǔ)上的。目目前國內(nèi)內(nèi)外生產(chǎn)產(chǎn)單晶硅硅主要采采用提拉拉法和區(qū)區(qū)治兩種種工藝。通通過 現(xiàn)現(xiàn)代先進(jìn)進(jìn)的電池池工藝， 開發(fā)的的單晶硅硅電池可可分為干干面單晶晶硅高效效電池和和刻槽埋埋柵 電電極單晶晶硅電池池。為了了達(dá)到高高效率的的目的，在在平面單單晶硅中中采用表表面積構(gòu)構(gòu)化，用用 光刻刻展過工工藝制成成倒金字字塔結(jié)構(gòu)構(gòu)（表面面開口尺尺寸為 10 X 110m）再再進(jìn)行發(fā)發(fā)射區(qū) 鈍化和和分區(qū)摻摻雜處理理。所達(dá)達(dá)

43、到的光光電轉(zhuǎn)換換效率可可達(dá)到 20左右。對對刻槽埋埋柵電 極單晶晶硅電池池，則利利用單晶晶硅的各各向異性性，通過過化學(xué)腐腐蝕方法法在電池池表面形形成大 小不同同的金字字塔錐體體， 再再加上刻刻槽埋柵柵電極等等措施， 也可將將轉(zhuǎn)換效效手提高高到 220 左右。現(xiàn)現(xiàn)在單昌昌硅的電電池工藝藝已近成成熟，提提高轉(zhuǎn)換換效率主主要是靠靠單晶硅硅表面微微結(jié) 構(gòu)構(gòu)處理和和分區(qū)摻摻雜工藝藝。近期期國外有有關(guān)單位位又通過過表面納納米構(gòu)造造減反射射處理，使使 單晶晶硅電池池轉(zhuǎn)換效效率已達(dá)達(dá)到 223左左右?？偪偟膩砜纯磫尉Ч韫桦姵匦视锌煽赡苓€會(huì)會(huì)提 高高到接近近 255左右右。但由由于單晶晶硅生產(chǎn)產(chǎn)工藝復(fù)復(fù)雜及

44、相相應(yīng)的繁繁瑣的電電池工藝藝，致 使單晶晶硅電池池成本居居高不下下。 因因此要大大規(guī)模推推廣太陽陽能電池池靠單晶晶硅是不不可能做做 到的的。近年年來，多多晶硅薄薄膜電池池由于成成本較低低且轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變效率率也較高高（155188） 而得到到了迅速速發(fā)展。目目前制備備多品硅硅薄膜多多采用快快速熱化化學(xué)氣相相沉積（RRTCVVD） 和等離離子體增增強(qiáng)化學(xué)學(xué)氣相沉沉積（PPECVVD）工工藝?；瘜W(xué)氣相相沉積主主要是以以三氯氫氫硅 （SSiHCCl3）、四四氯化硅硅（SiiCl44）或硅硅烷(SSiH44)等為為原料，在在真空石石英管反反應(yīng)室 內(nèi)沉積積而成。薄薄膜厚度度可得到到精確控控制，襯襯底材料料一般

45、選選用 ssi、SSiO22 及 Si33N4 等。近近些年來來，一種種以冶金金級(jí)硅粉粉制作的的顆粒硅硅帶為襯襯底的多多晶硅薄薄膜電池池引人 注目，這這為發(fā)展展低價(jià)、長長壽電池池找到了了一條新新路子。制制備多晶晶硅薄膜膜電池的的關(guān)鍵 就是再再結(jié)晶工工藝， 現(xiàn)在幾幾乎所有有制備單單晶硅高高效電池池的技術(shù)術(shù)都用于于制備多多晶硅薄薄 膜電電池的工工藝上。多多晶硅薄薄膜電池池將最終終取代單單晶硅電電池，而而作為市市場的主主導(dǎo)產(chǎn) 品?，F(xiàn)現(xiàn)在非晶晶硅電池池研究也也取得了了突破性性進(jìn)展。美美國聯(lián)合合大陽能能系統(tǒng)公公司以不不銹 鋼鋼板作襯襯底，采采用單層層、雙層層、三層層本征非非晶硅薄薄膜結(jié)構(gòu)構(gòu)，使非非晶硅電

46、電池轉(zhuǎn)換換效 率率達(dá)到 9113，估估計(jì)不久久將會(huì)達(dá)達(dá)到 115的的目標(biāo)。可可以預(yù)見見，由于于更低的的生產(chǎn)成成 本和和較高的的轉(zhuǎn)換效效率，非非晶硅電電池也將將是太陽陽能電池池的主要要發(fā)展產(chǎn)產(chǎn)品之一一，有很很 好的的市場發(fā)發(fā)展前景景。 硒硒銦銅多多晶薄膜膜電池的的效率穩(wěn)穩(wěn)定在 15左右，其其成本較較硅材料料電池都都低，并并且 易易于大規(guī)規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)。硒銦銦銅電地地由很薄薄的四層層材料構(gòu)構(gòu)成，其其中每一一層都只只有紙張張厚 度度的 11/200。在太太陽光照照射下，由由中間兩兩層發(fā)電電，上下下兩層將將電導(dǎo)出出。幾百百平方 米面積積的這種種電池重重量只有有 500kg 左右。但但這種電電池所用用材料由

47、由于硒、銦銦都是比比 較稀稀有的元元素，因因此這類類電池發(fā)發(fā)展將受受到一定定限制。不不管是硅硅材料電電池，還還是硒 銦銦電電池，由由于制備備工藝和和資源問問題，成成本不可可能降得得很低。最最近受到到國內(nèi)外外科 學(xué)學(xué)家高度度重視的的納米晶晶二氧化化鈦（TTiO22）化學(xué)學(xué)能電池池，顯示示了更好好的發(fā)展展前景。 這種新新型電池池以納米米多孔二二氧化鈦鈦為半導(dǎo)導(dǎo)體電極極、 以以過渡金金屬 RRu 以以及 OOs 等等有機(jī) 化合物物作染料料，并選選用適當(dāng)當(dāng)?shù)难趸?還原原電解質(zhì)質(zhì)。其光光電轉(zhuǎn)換換效率也也達(dá)到 10以 上上，制備備成本僅僅為硅太太陽能電電池的 1/55-l/l0，壽壽命能達(dá)達(dá)到 220

48、年年以上。這這類太陽陽 能化化學(xué)能電電池的研研制和開開發(fā)，必必將對人人類太陽陽能利用用起巨大大的促進(jìn)進(jìn)作用。從從太陽 能電池池的發(fā)展展歷史來來看，材材料研究究起決定定性的作作用，每每一新材材料的出出現(xiàn)，都都給太 陽能電電池及太太陽能光光電利用用帶來一一次變革革。隨著著新材料料，新工工藝的不不斷出現(xiàn)現(xiàn)，太 陽陽能電池池的效率率及穩(wěn)定定性等將將會(huì)得到到進(jìn)一步步提高。 4 太太陽光調(diào)調(diào)控變色色 太陽陽光調(diào)控控變色材材料， 如電致致變色和和氣致變變色材料料也是太太陽能材材料家族族的重要要成 員員。這類類材料的的出現(xiàn)，標(biāo)標(biāo)致人類類利用太太陽能的的水平的的進(jìn)一步步提高。 電致變變色材料料在國外外已有很很長的研研究歷史史。在近近些年，由由于真空空技術(shù)和和薄膜工工藝 技技術(shù)的進(jìn)進(jìn)步，電電致變色色材料也也成了大大陽能材材料的一一個(gè)研究究熱點(diǎn)?，F(xiàn)現(xiàn)已清楚楚，許多多 金屬屬氧化物物都是優(yōu)優(yōu)良的電電致變色色材料，如如氧化鎢鎢、氧化化鎳、氧氧化鋁等等，但性性能最 好的當(dāng)當(dāng)屬氧化化鎢。目目前氧化化鎢薄膜膜的制備備工藝主主要有真真空蒸發(fā)發(fā)磁控控濺射和和濕化 學(xué)法等等。電致致變色材材料可用用于建筑筑物太陽陽光調(diào)控控變色材材料，透透光調(diào)節(jié)節(jié)范圍為為 100 550，這這對于夏夏季防止止室內(nèi)過過熱和降降低室內(nèi)內(nèi)空調(diào)電電能消耗耗具有重重要作用用，是一一 種很很好的光光能調(diào)控控