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體的薄膜接合在一起，其太陽能到電能的轉換率約為１％。新型有機薄膜太陽能電池在原有的兩層構造中間加入一種混合薄膜，變成三層構造，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換率。 有機薄膜太陽能電池使用塑料等質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 晶體化學能太陽能電池受到國內外科學家的重視它由瑞士Gratzel教授首先研制成功。納米晶化學太陽能電池（簡稱 NPC電池）是由一種在禁帶半導體材料修飾、組裝到另一種大能隙半導體材料上形成的，窄禁帶半導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。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導帶，染料中失去的電子則很快從電解質中得到補償，進入 TiO2導帶中的電于最終進入導電膜 ,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）具有量子力學效應，能將這些能量轉化為電能。 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%以上的能量轉化為電能。而目前太陽電池板的轉化效率最多為 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。證明這種效應需借助光譜學等間接方法。 六、高效太陽能電池結構 如前所述，包括多層電池和多層薄膜。每一種半導體只能吸收與 “ 能帶隙 ” 對應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家使用一種稱為 “ 氮化鎵銦 ” 的半導體， 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，目前的太陽能電池無法有效地將其轉換成高能短波光子，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實驗室的專家通過大量試驗，找到了兩種新物質，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換。這兩種被稱為“光子傳遞者”的物質具有不同的特性，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。用它們的組合結構可以得到高效率光電轉換。 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換效率很高，但從材料來源看，它們將來不可能占據(jù)主導地位。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，技術不成熟，還處于探索階段，短時間內不可能替代硅系太陽能電池。因此，從轉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，成為市場的主導產(chǎn)品。 提高轉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，應集中在如何降低成本上來，現(xiàn)有的高效率電池是在高質量的硅片上制成的，是最費錢的部分。因此， 在如何保證轉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) ？ ？ 。 。 池結構？ ，太陽能電池的發(fā)展趨勢怎樣？
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