太陽(yáng)能電池材料的研究進(jìn)展-wenkub
2023-05-17 06:29:44 本頁(yè)面
【正文】 ? 國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能硅材料產(chǎn)業(yè)存在的主要問(wèn)題是： 1 硅材料的發(fā)展偏重于單晶硅，而且是單晶硅錠。而且同比增長(zhǎng)（ 71%），超過(guò)mcSi （ % ）。 技術(shù)進(jìn)展 直徑變化 技術(shù)進(jìn)展 薄片技術(shù) 技術(shù)進(jìn)展 帶硅 用硅量 是常規(guī)工藝的 189。該排線(xiàn)導(dǎo)輪目前國(guó)內(nèi)無(wú)法配套，國(guó)外供應(yīng)商配套，價(jià)格較高。近幾年，多線(xiàn)切割機(jī)的使用對(duì)晶體硅片的成本下降具有明顯作用。近年來(lái)電磁法（ EMC）被用來(lái)進(jìn)行鑄錠試驗(yàn)，方法是投爐硅料從上部連續(xù)加到熔融硅處，而熔融硅與無(wú)底的冷坩堝通過(guò)電磁力保持接觸，同時(shí)固化的硅被連續(xù)地向下拉。 半導(dǎo)體中可以利用各種勢(shì)壘如 pn結(jié)、肖特基勢(shì)壘、異質(zhì)結(jié)等形成光伏效應(yīng)。 辦公樓與玻璃幕墻一體化的 PV 太陽(yáng)能屋頂系統(tǒng) 無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池 光生伏特效應(yīng) 光子入射：造成躍遷產(chǎn)生空穴－電子對(duì) 。 ? 由于材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面的不斷改進(jìn)，太陽(yáng)能電池逐漸由航天等特殊的用電場(chǎng)合進(jìn)入到地面應(yīng)用中。英、荷、日、美等國(guó)企業(yè)基本壟斷了全球的光伏發(fā)電產(chǎn)品市場(chǎng)，其出口額占世界的貿(mào)易額的 80%以上。 環(huán)境專(zhuān)家估計(jì)，大氣中90％的二氧化硫和 70％的煙塵來(lái)自于燃煤 ? 煤廢料的處理仍是問(wèn)題 ? 煤炭 開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中產(chǎn)生的大量的矸石、腐蝕性水、煤泥、灰渣和飛灰等，已構(gòu)成對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的危害，成為制約所在地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)制約因素 ? 石油短缺，對(duì)外依存度加大 ? 1993年我國(guó)成為石油凈進(jìn)口國(guó)， 2022年進(jìn)口依存度已經(jīng)達(dá)到 34％，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，石油進(jìn)口量占整體石油需求量中的份額進(jìn)一步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到 2020年將達(dá)到 50％。 太陽(yáng)能電池材料的研究進(jìn)展 其 6%2%17%75%其 煤 石油 天然氣 其他 中國(guó) 10%24%40%26%石油 煤 天然氣 其他 世界 中國(guó)和世界的能源結(jié)構(gòu) 能源枯竭 石油： 42年，天然氣： 67年，煤： 200年 。太陽(yáng)能風(fēng)能屬于本地資源，通過(guò)一定的工藝技術(shù)，不僅可轉(zhuǎn)換為電力，還可以直接、間接地轉(zhuǎn)換為液體燃料，如乙醇燃料、生物柴油和氫燃料，為各種移動(dòng)設(shè)備提供能源。 美國(guó) 提出了逐步提高綠色電力的發(fā)展計(jì)劃?，F(xiàn)在太陽(yáng)能電池的價(jià)格不到 20世紀(jì) 70年代的 1%。 電荷運(yùn)動(dòng)的勢(shì)壘： pn結(jié)區(qū)內(nèi)形成的內(nèi)建電場(chǎng) 。 當(dāng)太陽(yáng)能電池受到陽(yáng)光照射時(shí)，光與半導(dǎo)體相互作用可以產(chǎn)生光生載流子，所產(chǎn)生的電子 空穴對(duì)靠半導(dǎo)體內(nèi)形成的勢(shì)壘分開(kāi)到兩極，正負(fù)電荷分別被上下電極收集。目前該工藝已鑄出截面為 220mmX220mm的長(zhǎng)硅錠，鑄錠的材質(zhì)純度比常規(guī)硅錠高。多線(xiàn)切割機(jī)采用鋼絲帶動(dòng)碳化硅磨料來(lái)進(jìn)行切割硅片，切損只有，硅片可切薄到 ，且切割的損傷小。頻繁更換排線(xiàn)導(dǎo)輪增加了輔助時(shí)間，還會(huì)增加線(xiàn)絲的浪費(fèi)。 無(wú)須切片 成本下降 30% Ramp。如果包括 aSi/scSi ，則比例達(dá)到 %, 同比增長(zhǎng) 75%。硅片加工能力嚴(yán)重不配套。作為一個(gè)企業(yè)其價(jià)值鏈的長(zhǎng)短雖然重要，但要根據(jù)企業(yè)的具體財(cái)力、技術(shù)能力和管理能力而定。 ? 二期投資完成后 ,硅片的年生產(chǎn)能力將達(dá)到 70MW，將新增 DSS多晶硅鑄錠機(jī) 20臺(tái) ,破錠機(jī) 3臺(tái) ,多線(xiàn)切割機(jī) 5臺(tái)。引進(jìn) GT Sola設(shè)備和技術(shù)。年產(chǎn)量為多晶硅片500萬(wàn)片 ,第二期 1000萬(wàn)片，第三期 2500萬(wàn)片 （新疆新能源公司 20MW硅片項(xiàng)目，資金籌措中） 非晶硅太陽(yáng)電池 非晶硅太陽(yáng)電池又稱(chēng)“無(wú)定形硅太陽(yáng)電池”，簡(jiǎn)稱(chēng)“ a—Si太陽(yáng)電池 。由于電池本身是薄膜型的，太陽(yáng)的光可以穿透，所以還可做成疊層式的電池，以提高電池的電壓。作為一種弱光微型電源使用，如小型計(jì)算器、電子手表等。 a一 Si太陽(yáng)電池成了光伏能源中的一支生力軍，對(duì)整個(gè)潔凈可再生能源發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用。tzel型光電化學(xué)太陽(yáng)能電池）主要包括 鍍有透明導(dǎo)電膜的玻璃基底 ， 染料敏化的半導(dǎo)體材料 、 對(duì)電極 以及電解質(zhì) 等幾部分。 目前 ， DSSCs的光電轉(zhuǎn)化效率已能穩(wěn)定在10％ 以上，壽命能達(dá) 15～ 20年，且其制造成本僅為硅太陽(yáng)能電池的 1/5～ 1/10。tzel M, Acc. Chem. Res., 2022, 33, 269277. Wavelength [nm] Black dye NazeeruddinM K and Gratzel M, ., 1993, 115, 6382. Hagfeldt A and Gr228。 ? 設(shè)計(jì)有特定結(jié)構(gòu)的 、 強(qiáng)吸收的 、 穩(wěn)定的 染料分子 ， 獲得高的電荷傳輸效率也是太陽(yáng)能利用的一個(gè)方向 。 ? 溶劑 易揮發(fā) ,與敏化染料作用導(dǎo)致染料降解 。tzel 等人在 1998 年用 2 ,2’,7 ,7’四 (N ,N二對(duì)甲氧基苯基氨基 ) 9 ,9’螺環(huán)二芴 (OMeTAD ,如下圖所示 ) 作為空穴傳輸材料 ,得到了單色效率高達(dá) 33 %的電池 。 第三步：制作反電極 電池既需要光陽(yáng)極 ， 又要一個(gè)對(duì)電極才能工作 。 第五步：組裝電池 把著色后的二氧化鈦膜面朝上放在桌上 ， 在膜上面滴一到兩滴含碘和碘離子的電解質(zhì) ，然后把反電極的導(dǎo)電面朝下壓在二氧化鈦膜上 。 樣 機(jī) 我國(guó)染料敏化太陽(yáng)電池的研究歷史 ? 我國(guó)科研研究小組在九十年代中后期開(kāi)始跟蹤研究該項(xiàng)技術(shù) ，中科院和北大等高校率先在該項(xiàng)研究上取得較好的成績(jī) 。 ? 研究進(jìn)展 : 美國(guó)加州伯克利分校科學(xué)家在 2022年利用塑料納米技術(shù)研制出第一代塑料太陽(yáng)能電池 ， 可以安裝在一系列便攜式設(shè)備及可穿戴式電子設(shè)備上 。 高分子光電轉(zhuǎn)換材料 基團(tuán)修飾： PPV MEHPPV Ca/MEHPPV/ITO Voc = Jsc ＝ 6μA專(zhuān)用材料如銀漿、封裝玻璃、 EVA等尚未完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，成本高 。cm－ 2 高分子光電轉(zhuǎn)換材料 ? MEHPPV與另一個(gè) PPV的衍生物 CNPPV配合使用，組成 DA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的光電池
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