太陽能電池制造工藝-資料下載頁
2025-04-29 05:58本頁面
【正文】 達到現(xiàn)有有機薄膜太陽能電池的四倍。 報道說，此前的有機薄膜太陽能電池是把兩層有機半導(dǎo)體的薄膜接合在一起，其太陽能到電能的轉(zhuǎn)換率約為１％。新型有機薄膜太陽能電池在原有的兩層構(gòu)造中間加入一種混合薄膜，變成三層構(gòu)造，這樣就增加了產(chǎn)生電能的分子之間的接觸面積，從而大大提高了太陽能轉(zhuǎn)換率。 有機薄膜太陽能電池使用塑料等質(zhì)輕柔軟的材料為基板，因此人們對它的實用化期待很高。研究人員表示，通過進一步研究，有望開發(fā)出轉(zhuǎn)換率達２０％、可投入實際使用的有機薄膜太陽能電池。 5. 納米晶材料 人們在新工藝、新材料、電池薄膜化等方面的探索中，納米TiO2 晶體化學(xué)能太陽能電池受到國內(nèi)外科學(xué)家的重視它由瑞士Gratzel教授首先研制成功。納米晶化學(xué)太陽能電池（簡稱 NPC電池）是由一種在禁帶半導(dǎo)體材料修飾、組裝到另一種大能隙半導(dǎo)體材料上形成的，窄禁帶半導(dǎo)體材料采用過渡金屬 Ru以及 Os等的有機化合物敏化染料，大能隙半導(dǎo)體材料為納米多晶 TiO2并制成電極，此外 NPC電池還選用適當?shù)难趸贿€原電解質(zhì)。納米晶 TiO2工作原理：染料分子吸收太陽光能躍遷到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子快速注入到緊鄰的 TiO2導(dǎo)帶，染料中失去的電子則很快從電解質(zhì)中得到補償，進入 TiO2導(dǎo)帶中的電于最終進入導(dǎo)電膜 ,然后通過外回路產(chǎn)生光電流。 納米晶 TiO2太陽能電池的優(yōu)點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在 10％以上，制作成本僅為硅太陽電池的 1/5～ 1/10．壽命能達到 2O年以上。還未面市。 6. 光電子倍增材料 對普通光電材料，一個光子入射只能產(chǎn)生一個光電子，如果一個光子入射能產(chǎn)生多個光電子，可以稱為光電子倍增材料。 美國國家可再生能源實驗室發(fā)現(xiàn)：納米晶體硅每吸收一個高能太陽光光子便能產(chǎn)生 2～ 3個電子，額外的電子來自藍光和紫外光的光子，這兩種光線的能量比太陽光譜中其它光線高得多。大多數(shù)太陽能電池都把這額外的能量作為熱量而浪費了。小的納米晶體（量子點）具有量子力學(xué)效應(yīng)，能將這些能量轉(zhuǎn)化為電能。 通過產(chǎn)生多個電子，由 納米晶體硅制成的太陽能電池理論上可以到 40%以上的能量轉(zhuǎn)化為電能。而目前太陽電池板的轉(zhuǎn)化效率最多為 20%（理論上限 %）。借助反射鏡、透鏡聚集太陽光，效率可達 40%，而納米晶體硅電池則可升至 60%。 因此對于光電材料的發(fā)展，納米晶體硅極具應(yīng)用潛力。 然而，該工作剛開始，額外電子出現(xiàn)的時間十分短暫，很難捕獲進行發(fā)電。證明這種效應(yīng)需借助光譜學(xué)等間接方法。 六、高效太陽能電池結(jié)構(gòu) 如前所述，包括多層電池和多層薄膜。每一種半導(dǎo)體只能吸收與 “ 能帶隙 ” 對應(yīng)的特定能量范圍的光子，能帶隙越寬，電池的效率則越高。利用兩種不同的半導(dǎo)體層來擴大其能量吸收范圍，最多可以利用陽光能量的３０％。 美國勞倫斯－伯克利國立實驗室的科學(xué)家使用一種稱為 “ 氮化鎵銦 ” 的半導(dǎo)體， 以每次生長一個原子層的方式生產(chǎn)出純度極高的氮化鎵銦晶體，大大拓寬了其能帶隙。 兩個能帶隙的組合可以使能量吸收率達到 50％。如果使用多層成分比例不同的氮化鎵銦，吸收率有可能會更高。 美國用塑料制成的鏡頭，放置于電池和陽光之間，對陽光進行聚焦。經(jīng)過聚焦后的太陽光，大概是原來強度的 250倍。這樣，在單位電池上所接收的能量，就大大增加。 目前對某一種光電池材料，能利用的光能只是與其能帶隙對應(yīng)的光譜段。所以，對單晶硅，理論極限效率為 27－ 30％。 太陽光中有大量的低能長波光子，目前的太陽能電池?zé)o法有效地將其轉(zhuǎn)換成高能短波光子，降低了太陽能電池的效率。德國馬普聚合物研究所和索尼材料科學(xué)實驗室的專家通過大量試驗，找到了兩種新物質(zhì)，即乙基卟啉白金薄膜和二苯蒽，解決了陽光中低能長波光子向高能短波光子的轉(zhuǎn)換。這兩種被稱為“光子傳遞者”的物質(zhì)具有不同的特性，一種作為吸收長波光子的“接收器分子”，另一種作為發(fā)射短波光子的“發(fā)射器分子”。首先由“接收器分子”接收太陽光中的低能分子，然后將能束傳遞給“發(fā)射器分子”，由其以高能短波光子形式輸出。用它們的組合結(jié)構(gòu)可以得到高效率光電轉(zhuǎn)換。 從上可知，作為太陽能電池的材料， IIIV族化合物及 CIS等系由稀有元素所制備，盡管以它們制成的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率很高，但從材料來源看，它們將來不可能占據(jù)主導(dǎo)地位。而納米晶 TiO納米晶硅和聚合物修飾電極太陽能電池的研究剛剛起步，技術(shù)不成熟，還處于探索階段，短時間內(nèi)不可能替代硅系太陽能電池。因此，從轉(zhuǎn)換效率和材料的來源角度講， 今后發(fā)展的重點仍是硅太陽能電池特別是多晶硅和非晶硅薄膜電池。 由于多晶硅和非晶硅薄膜電池具有較高的轉(zhuǎn)換效率和相對較低的成本，將最終取代單晶硅電池，成為市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。 提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本是太陽能電池制備中考慮的兩個主要因素，對于目前的硅系太陽能電池，要想再進一步提高轉(zhuǎn)換效率是比較困難的。因此，今后研究的重點除開發(fā)新的電池材料外，應(yīng)集中在如何降低成本上來，現(xiàn)有的高效率電池是在高質(zhì)量的硅片上制成的，是最費錢的部分。因此， 在如何保證轉(zhuǎn)換效率仍較高的情況下降低襯底的成本就顯得尤為重要。也是今后太陽能電池發(fā)展急需解決的問題。 太陽能電池的發(fā)展趨勢 作業(yè) ？ ？ 。 。 池結(jié)構(gòu)？ ，太陽能電池的發(fā)展趨勢怎樣？
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