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    【太阳作文】 bf88必发网 2017-06-03本文已影响

    篇一:太阳能电池发展现状综述

    电子技术查新训练

    文献综述报告

    题 目 太阳能电池

    学 号

    班 级

    学 生

    指导教师

    太阳能电池的研究现状及发展趋势

    摘 要:太阳能电池的利用可为人类社会提供可再生的清洁能源。综述了太阳能电池的研究现状。总结了太阳能电池的种类:(1)硅太阳能电池;(2)多元化合物薄膜太阳能电池;(3)有机物 太阳能电池;(4)纳米晶太阳能电池。从材料、工艺与转换效率等方面讨论了它们的优势和不足之处,并对太阳能电池的发展趋势进行了预测。

    关键词:太阳能电池、材料、转换效率

    Status Quo of the Research on Solar Cells and its Development Trends

    Abstract:The application of solar cells can offer human society renewable clean energy.The status quo of the re— search on solar cells was reviewed in this paper.The types of solar cells,including silicon solar cells,thin film solar cells.organic solar cells and nanocrystalline photovoltaic solar cells were summarized.The advantage and disadvantage on different types of solar cells were discussed in various aspects such as materials,technics and conversion eficiency. At last the development trends of solar cells were predicated.

    Key Words::solar cells;material;transition efficiency

    随着煤、石油等一次能源的逐渐枯竭及对环境的恶化影响, 人类迫切需求对环境友好的可再生能源。太阳能电池利用光电转换技术可将太阳能直接转换为电能, 是使用太阳能的最有效方式。目前, 太阳能电池由于制造成本高、光电转换效率低, 因而其应用受到了限制, 但其优点及化石能源的枯竭又促使人们不断地寻找低成本、高效率的太阳能电池材料。

    目前研究最多的太阳能电池有硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池和染料敏化太阳能电池。在

    太阳能电池88必发手机客户端报道

    硅太阳能电池中以单晶硅太阳能电池的光电转换效率最高,技术最为成熟,但对硅原料的纯度要求高且使用量大、制备工艺繁琐, 所以生产成本居高不下。多晶硅太阳能电池对原料的纯度要求低,原料来源渠道也较广阔,适合大规模商业化生产。在硅太阳能电池的成本中,约50%~60%的造价源于硅原料,若采用薄膜太阳能电池,在廉价衬底上沉积硅薄膜作为吸收层,40Lm厚的硅薄膜即可吸收80%太阳光, 与单晶硅和多晶硅太阳能电池中至250Lm厚的硅片相比,大幅度削减了硅原料的消耗, 成

    本降低,因此硅薄膜太阳能电池成为硅太阳能电池研究的热点。相对于硅太阳能电池,CIS/ CIGS、GaAs和CdTe 薄膜太阳能电池以其低成本、高效率、高稳定性成为人们研究最多的化合物半导体太阳能电池,但由于其制作工艺重复性差,高效电池的成品率低等原因,限制了商业化进程。染料敏化太阳能电池(DSSC)是20世纪90年代后发展的新一代太阳能电池,以其潜在的低成本、相对简单的制作工艺和技术等优势赢得了广泛重视,但在电极材料、染料敏化剂和电解质的选择与制备等还存在一系列问题, 制约了染料敏化太阳能电池转换效率和稳定性的进一步提高。总之,要想使太阳能电池广泛应用于生活、生产中,解决太阳能电池的低成本低效率是首要问题。鉴此,本文概述了太阳能电池的研究现状及发展趋势。

    1 硅太阳能电池

    硅太阳能电池中以单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。在大规模应用和工业生产中,单晶硅太阳能电池占据主导地位,但单晶硅材料价格高而且制备工艺相当繁琐。为了节省高质量材料,寻找单晶硅电池的替代产品,现在发展了薄膜太阳能电池,其中典型代表有以高温、快速制备为发展方向的多晶硅薄膜太阳能电池和叠层(多结)非晶硅太阳电池。

    1. 1 多晶硅薄膜太阳能电池

    通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350~450μm 的高质量硅片上制成的,这种硅片由提拉或浇铸的硅锭锯割而成,因此实际消耗的硅材料88必发娱乐官网。为了节省材料,上世纪70年代中期人们就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜,但由于生长的硅膜晶粒太小未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜,目前较成功的为化学气相沉积法:包括低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)和快热化学气相沉积(RTCVD)工艺。此外,液相外延法(LPE)[1]和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。

    德国夫朗霍费太阳能研究所采用RTCVD法在SSP衬底上制备的太阳能电池转换效率可达8 %以上,国内的北京太阳能研究所也采用RTCVD对多晶硅薄膜太阳能电池的制备作了尝试。美国Astropower公司采用LPE制备的电池效率达1212 %。中国光电发展技术中心的陈哲艮[2]研究员采用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒,并设计了一种类似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池。多晶硅薄膜电池所使用的硅远较单晶硅少,无效率衰退问题,并且有可能在廉价衬底材料上制备,成本远低于单晶硅电池而效率高于非晶硅薄膜电池,具有良好的发展前景。

    1. 2 非晶硅薄膜太阳能电池

    非晶硅薄膜太阳能电池由于其成本低、便于大规模生产而普遍受到人们的重视并得到发展[3]。目前非晶硅薄膜太阳能电池的制备方法有很多,以PECVD 法最为成熟。该法可以在低温下来制备非晶硅薄膜太阳能电池。其中单结非晶硅太阳能电池转换效率已超过1215 %[4]。日本中央研究院制得的非晶硅电池的转换效率最高为1312 %[5]。南开大学的耿新华等[6]采用工业用材料,以铝背电极制备出面积为20×20cm2、转换效率为8128%的a-Si/a-Si叠层太阳能电池。由于非晶硅的光学带隙为117eV,使材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率。此外,其光电效率会随着光照时间的延续而衰减,即所谓的光致衰退S-W效应[7],使得电池性能不稳定。解决这些问题的途径就是制备叠层太阳能电池,该方面研究已取得两大进展:第一,三叠层结构非晶硅太阳能电池转换效率达到13%;第二,三叠层太阳能电池年生产能力达5MW[8]。

    2 多元化合物薄膜太阳能电池

    单晶硅电池的替代品主要包括砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜电池等。与非晶硅薄膜太阳能电池相比,上述电池具有效率高、成本低、易于大规模生产的特点。但由于镉有剧毒,容易产生环境污染问题。因此,并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代品。砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率也受到人们的普遍重视。Ⅲ-Ⅴ族化合物,如GaAs、GaSb、GaInP等电池材料都得到了开发。1998年德国费莱堡太阳能系统研究所制得的GaAs太阳能电池转换效率为2412%,首次制备的GaInP电池转换效率为14.7 %。该研究所还采用堆叠结构制备GaAs/GaSb电池,该电池是将两个独立的电池堆叠在一起,GaAs作为上电池,下电池用的是GaSb。所得到的电池效率可达3111%.铜铟硒CuInSe2简称CIS,其能隙为1.1eV适于太阳光的光电转换。另外,CIS薄膜太阳能电池不存在光致衰退问题,可用作高转换效率薄膜太阳能电池材料。主要制备方法有真空蒸镀法和硒化法。其转换效率从上世纪80年代最初的8%已发展到目前的15%左右[9]。日本松下公司开发的掺镓的CIS电池,光电转换效率已达1513 %(面积1cm2)。CIS作为太阳能电池的半导体材料,具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点,但铟和硒都是比较稀有的元素,不易获得。

    3 有机物太阳能电池

    有机物太阳能电池制备工艺简单(真空蒸镀或涂敷),具有制造面积大、廉价、简易、柔性等优点,可以制备在可卷曲折叠的衬底上形成柔性的太阳能电池。目前,有机太阳 能电池在特定条件下光电转换率已达915%[10]。1974年,K.Ghosh等制造出Al/MgPc/Ag肖脱基势垒(Schottky-barrier)光电池,并对短路电流、有机染料的

    光吸收常数、有机膜层厚度、量子效率、载流子扩散长度的关系进行了研究.A.R. Inigo 等在Polyaniline (Pani) Schottky - barrier 电池中加入CuPc 粉末,增加并拓宽了有机膜层的光吸收幅度;在CuPc单晶中掺杂I2 时,CuPc层的电导率增大3个数量级.G.D.Sharma等对金属/染料或敏化染料SnO2的Schottky- barrier电池研究发现通过对染料的敏化和提高电极的功函,势垒高度和激活能都得到了降低。染料敏化后金属/半导体界面的耗尽层宽度减小,导致近界面的电场增强,强电场迅速将激子分裂成自由电子和空穴,因而提高了电导率和整体效率;另一方面由于空间电荷密度提高而导致的耗尽层宽度收缩也可能限制有机光电池的性能。另外,入射Schottky-barrier电池光电导层的光强有很大部分被电极反射掉,降低了光电池转换效率.S.Hayashi等从共振观点出发,用SPP(surface plasmon polaritons) 激发技术改善了CuPc Schottky- barrier电池,在入射角45°的白光照射下,光电转换效率提高到原来的213倍。

    4 纳米晶化学太阳能电池

    湿化学太阳能电池是一种通过光电极将太阳能转换为电能或电能和化学能的电器件。目前最成功的是Gr¨atzel 等[11]人提出的染料敏化纳米二氧化钛薄膜为光阳极的太阳能光电池(简称为Gr¨atzel 电池) ,其光电转换效率在模拟日光照射下(AM1.5) 已达10 %.Muakoshi 等[12]以纳米二氧化钛颗粒表面合成导电聚合物聚吡咯作为正负极间电荷输运的传导介质,建立了一种固态光电池。 Gr¨atzel 等[13]用一种有机空穴导电材料代替液态电解质,结合吸附染料的纳米二氧化钛薄膜制成固态光电池,其单色光电转换效率达到33 % ,使染料敏化纳米薄膜太阳能光电池的研究向实际应用迈出了一大步。Schon 等[14]报道了通过在有机光电二极管中进行有机材料的分子掺杂可以提高光电转换效率。这种由掺杂的并五苯构成的薄膜器件的出现对高效太阳能电池的生产是一个巨大的推动。染料敏化湿化学太阳能电池由镀有透明导电膜的导电基片、多孔纳米晶TiO2 薄膜、染料光敏化剂、电解质溶液及透明对电极等几部分构成。染料敏化太阳能电池的关键问题在于纳米TiO2 薄膜的微观结构、敏化染料的选择和载流子传输材料的选择。电极材料TiO2 具备价格便宜、制备简单、无毒、稳定、应用范围广,且抗腐蚀性能好。但其禁带宽度为312 eV[15] ;吸收范围都在紫外区,因此需要染料敏化。为了吸附88必发娱乐官网的染料分子,必须制备多孔、大比表面积的纳米TiO2 薄膜电极.目前多孔纳米TiO2 薄膜的制备方法主要有两种:溶胶- 凝胶法和由二氧化钛超细粉制得. 纳米TiO2的粒径、气孔率对太阳能电池的光电转换效率具有非常大的影响[16,17]。粒径太大,染料的吸附率低,不利于光电转换;粒径大,界面太多,晶界势垒阻碍载流子的输运,载流子迁移率低也不利于光电

    篇二:太阳能电池材料的研究现状及未来发展

    太阳能电池材料的研究现状及未来发展

    太阳能是人类取之不尽,用之不竭的可再生能源,它不产生任何环境污染,是清洁能源.太阳光辐射能转化电能是近些年来发展最快,最具活力的研究,人们研制和开发了不同类型的太阳能电池.太阳能电池其独特优势,超过风能、水能、地热能、核能等资源,有望成为未来电力供应主要支柱.制造太阳能电池材料的禁带宽E:应在1.1eV-13W之间,以1.5eV左右为佳,最好采用直接迁移型半导体,较高的光电转换效率(以下简称“效率”),材料性能稳定,对环境不产生污染,易大面积制造和工业化生产.

    1954年美国贝尔实验室研制了世界上第一块实用半导体太阳能电池,不久后用于人造卫星.经近半个世纪努力,人们为太阳电池的研究、发展与产业化做出巨大努力.硅太阳电池于1958年首先在航天器上得到应用.在随后10多年里,空间应用不断扩大,工艺不断改进.20世纪70年代初,硅太阳电池开始在地面应用,到70年代末地面用太阳电池产量己经超过空间电池产量,并促使成本不断降低.80年代初,硅太阳电池进入快速发展,开发的电池效率大幅度提高,商业化生产成本进一步降低,应用不断扩大.20世纪80年代中至今,薄膜太阳能电池研究迅速发展,薄膜电池被认为大幅度降低成本的根本出路,成为

    今后太阳能电池研究的热点和主流,并逐步向商业化生产过渡.

    1.不同材料太阳电池分类及特性简介

    太阳能电池按材料可分为品体硅太阳电池、硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜太阳电池和光电化学太阳电池等儿大类.开发太阳能电池的两个关键问题就是:提高效率和降低成本.

    1晶体硅太阳电池

    晶体硅太阳电池是PV(Photovoltaic)市场上的主导产品,优点是技术、工艺最成熟,电池转换效率高,性能稳定,是过去20多年太阳电池研究、开发和生产主体材料.缺点是生产成本高.在硅电池研究中人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能,进一步提高效率.如发射极钝化、背面局部扩散、激光刻槽埋栅和双层减反射膜等,高效电池在这些实验和理论基础上发展起来的.

    2硅基薄膜太阳电池

    多晶硅(ploy-Si)薄膜和非晶硅(a-Si)薄膜太阳电池可以大幅度降低太阳电池价格.多晶硅薄膜电池优点是可在廉价的衬底材料上制备,其成本远低于晶体硅电池,效率相对较高,不久将会在PV市场上占据主导地位.非晶硅是硅和氢(约10%)的一种合金,具有以下优点:它对阳光的吸收系数高,活性层只有1?m厚,材料的需求量大大减少,沉积温度低(约200'C),可直接沉积在玻璃、不锈钢和塑料膜等廉价的衬底材料上,生产成本低,单片电池面积大,便于工业化大规模生产.缺点是由于非晶硅材料光学禁带宽度为1.7eV,对太阳辐射光谱的长

    波区域不敏感,限制了非晶硅电池的效率,且其效率会随着光照时间的延续而衰减(即光致衰退),使电池性能不稳定.

    3化合物半导体薄膜太阳电池

    化合物半导体薄膜太阳电池主要有铜锢硒(CIS)和铜锢稼硒(CIGS)、CdTe,GaAs等,它们都是直接带隙材料,带隙宽度Eg在1-1.6eV之间,具有很好大范围太阳光谱响应特性.所需材料只要几个微米厚就能吸收阳光的绝大部分,是制作薄膜太阳电池的优选活性材料.GaAs带隙宽度1.45eV,是非常理想直接迁移型半导体PV材料,在GaAs单晶衬底上生长单结电池效率超过25%,但价格也高,用于空间.CIS和CIGS电池中所需CIS,CIGS薄膜厚度很小(约2?m),吸收率高达105/cm.CIS电池的带隙Eg为1.04eV,是间接迁移型半导体,为了提高效率,只要将Ga替代CIS材料中部分In,形成Culn1-xGaxSe2(简称CIGS)四元化合物,掺Ga目的将带隙宽度Eg调到1.5eV,因而CIGS电池效率高.CIS和CIGS电池由于廉价、高效、性能稳定和较强的抗辐射能力得到各国PV界的重视,成为最有前途新一代太阳电池,非常有希望在未来十年大规模应用.缺点是Se,In都是稀有元素,大规模生产材料来源受到一定限制.CdTe电池的带隙E:为1.5eV,光谱响应与太阳光谱十分吻合,性能稳定,光吸收系数极大,厚度为1?m的薄膜,足以吸收大于CdTe禁带能量的辐射能量的99%,是理想化合物半导体材料,理论效率为30%,是公认的高效廉价薄膜电池材料,一直被PV界看重.缺点是Cd有毒,会对环境产生污染.因此CdTe池用在空间等特殊环境.

    4染料敏化Ti02纳米薄膜太阳电池

    1991年瑞士Gratzel教授以纳米多孔TiO:为半导体电极,以Ru络合物作敏化染料,并选用I2/I3-氧化还原电解质,发展了一种新型的染料敏化TiO:纳米薄膜太阳电池(简称DSC).DSC具有理论转换效率高,透明性高,廉价成本和简单工艺等优点,实验室光电效率稳定在10%以上.缺点是使用液体电解质,带来使用不便以及对环境影响.染料敏化TiO:纳米化学太阳能电池受到国内外科学家的重视.目前对它的研究处于起步阶段,近年来成为世界各国争相开发研究热点.

    2不同材料太阳电池主要制备工艺、典型结构、效率比较分析

    2.1单晶硅太阳电池

    单晶硅太阳电池制备和加工工艺:一般以高纯度单晶硅棒原料,有的也用半导体碎片或半导体单晶硅的头尾料,经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒.在电弧炉中用碳还原石英

    砂制成纯度约99%冶金级半导体硅,然后将它在硫化床反应器进行化学反应,使其杂质水平低于10-11%,达到电子级半导体硅要求.将单晶硅棒切成厚约300?m硅片作太阳电池原料片,通过在硅片上掺杂和扩散,硅片上形成了pn结,然后采用丝网印刷法,将银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面上涂减反射膜,这样,单晶硅太阳电池单体片就制成了.经检验后的单体片按需要规格组装成太阳电池组件(太阳电池板),用串联和并联的方法构成一定输出开路电压和短路电流.

    2.2多晶硅太阳电池

    浇铸多晶硅技术是降低成本的重要途径之一,该技术省去昂贵单晶拉制过程,用纯度低的硅作投炉料,耗料、耗电较小.铸锭工艺主要有定向凝固法和烧铸法两种.定向凝固法:将硅料放在增祸中加以熔融,从增竭底部通上冷源形成一定温度梯度,使固液界面从增锅底部向上移动形成晶锭.烧铸法:选择多晶块料或单晶硅头尾料,破碎后用1:5氢氟酸和硝酸混合液进行适当腐蚀,用离子水冲洗呈中性,并烘干.用石英增祸装好多晶硅材料,加入适量硼硅,放入烧铸炉,在真空状态下加热熔化,熔化后保温20min,然后注入石墨铸模中,待慢慢凝固冷却后得多晶硅锭.晶体硅太阳电池典型结构、效率等如表1所示

    .

    2.3多晶硅薄膜太阳电池

    通常的晶体硅太阳电池是在厚度350?m450?m的高质量硅片上制成的,实际消耗的硅材料较多.为了节省材料,人们从20世纪70年代中期就开始在廉价的衬底上沉积多晶硅薄膜,用相对薄晶体硅层作电池激活层.目前制备多晶硅薄膜电池工艺方法主要有以下几种:化学气相沉积(CVD)法;低压化学气相沉积(LPCVD)法;等离子增强化学气相沉积(PECVD)法;液相外延(LPE)法;快速热CVD(RTCVD)法;溅射沉积(PSM)法等.CVD:艺:以SiH2Cl2.SiHCl3,SiCl4或SiH;作反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si,Si02,Si3N;等.但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙.解决这一问题办法是先用LPCVD法在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层,再将这层非晶硅层退火,得到较大的晶粒,然后再在这层晶粒上沉积厚的多晶硅薄膜.该工艺中区熔再结晶(ZMR)技术无疑是很重要的一个环节.

    2.4非晶硅薄膜太阳电池

    非晶硅薄膜太阳电池典型制备工艺:一般用高频辉光放电、PECVD等方法制备.辉光放电法是将石英容器抽成真空,充入氢气或氢气稀释硅烷(SiH4),用射频电源加热,使硅烷电离形成等离子体.非晶硅薄膜就沉积在被加热的衬底上.若在硅烷中掺入适量氢化磷或氢化硼,可得n型或p型非晶硅膜.非晶硅中由于原子排列缺少结晶硅的规则性,缺陷多.为此,要在p层与n层之间加入较厚的本征层i,非晶硅薄膜电池一般具有p-i-n结构.为了提高光电效率和改善稳定性,通常制备p-i–n/p-i–n/p-i-n叠层太阳能电池,叠层太阳电池是在制备的p-i-n单结太阳能电池上再沉积一个或多个p-i-n形成的双结或三结非晶硅薄膜电池.非晶硅太阳电池在玻璃(glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO),然后依次用等离子反应沉积p-i-n三层非晶硅,再蒸镀铝(Al)电极.光从玻璃入射,电池电流从导电膜和铝引出,双结非晶硅薄膜电池结构为glass/TCO/p-i-n/p-i-n/ZnO/Ag/Al,衬底为不锈钢和塑料膜等.为了增加短波区的光谱响应,采用梯度膜层的a-SiC窗口涂层和微晶硅p膜层;为了增加长波区的光谱响应,采用绒面TCO膜、绒面多层背反射电极(ZnO/Ag/Al)和多带隙叠层结构,从而提高光电转换效率表2为多晶硅薄膜太阳电池比较,表3为非晶硅薄膜太阳电池及组件比较

    2.5CIS和CIGS薄膜太阳电池

    CIS电池薄膜的生长工艺主要有真空蒸发法、铜锢合金膜的硒化处理法等.蒸发法是采用各自的蒸发源蒸镀铜、锢和硒,硒化处理法是使用H2Se叠层膜硒化,但该法难以得到均匀的CIS.CIS电池结构:金属栅状电极碱反射膜/窗口层(ZnO)/过渡层(CdS)/光吸收层(CIS)/金属背电极(MO)/衬底.经过多年研究,CIS电池发展了不同结构,主要差别在于窗口的选择.CIS薄膜电池从80年代初8%的效率发展到目前的15%左右.CIS薄膜太阳电池具有价格低廉、性能良好和制作工艺简单等优点,将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向.

    CIGS制备工艺有共蒸法和硒化法.共蒸法是在衬底上用Cu、In和(Ga)Se进行蒸发、反应;硒化法是先在衬底上生长Cu、In和(Ga)Se层,再在Se氛中硒化.成膜方法有溅射法、近空间升华(CSS)法、MOCVD法、电沉积法等,大面积商业化生产采用磁控溅射法.CIGS基本结构:glas/Mo/CIGS/CdS/ZnO.美国能源部可再生能源实验室(NREL)于1999年研制出效率为18.8%CIGS电池,目前CIGS效率达19.2%

    2.6CdTe薄膜太阳电池

    CdTe薄膜生长工艺主要有:丝网印刷烧结法,真空蒸发法,近空间升华法,电镀沉积法等.丝网印刷烧结法:由含CdTe,CdS浆料进行丝网印刷CdTe,CdS膜,然后在600700?C可控气氛下进行热处理1h得大晶粒薄膜.近空间升华法:采用玻璃作衬底,衬底温度

    500600?C,沉积速率10itm/min.真空蒸发法:将CdTe从约700℃加热钳祸中升华,冷凝在300-400℃衬底上,典型沉积速率1nm/s.以CdTe吸收层,US作窗口层半导体异质结电池的典型结构:减反射膜/玻璃/(Sn02:F)/CdS/P-CdTe/背电极.CdTe电池实验室效率16.4%,商业化电池平均效率8%-10%

    2.7染料敏化

    Ti02纳米薄膜太阳电池TiO:纳米太阳电池制备:先合成TiO:纳米粒子,合成方法很多,包括液相水解法、气相火焰法、TiCl;气相氧化法、溶胶凝胶法等,多数用水解法,然后将制得Ti02纳米粒子微粒均匀涂于导电玻璃上,在室温干燥l0min,在50℃下处理15min,再以20-50C/min的速率升温至450℃处理30min,冷却后得10Rm厚纳米多孔TiO:膜.在纳米粒子上吸附一层高效染料敏化剂形成阳极,染料敏化剂为Ru络合物,1993年报道效率为11%.TiO:纳米太阳电池结构:导电玻璃/多孔纳米TiO:膜/染料敏化剂/电解液随明电极

    3太阳能电池研究现状

    3.1单晶硅、多晶硅太阳电池目前研究的主要任务是在提高效率同时如何进一步降低成本

    采用发射极钝化、倒金字塔表面织构化、分区掺杂、刻槽埋栅电极和双层减反射膜等技术工艺提高效率.有的采用新工艺技术研制新型结构电池,如日本Sanyo公司研制川T电池,采用PECVD工艺在n型单晶硅片上下面沉积非晶硅层,构成异质结电池,大面积效率21%.目前,晶体硅太阳电池向薄片化方向发展,通过制备条带状硅提高材料利用率,在商业生产上普遍采用限边喂膜生长法,枝蔓蹼状法等带硅技术降低生产成本.从效率和材料来源考虑,太阳电池今后发展重点仍然是硅太阳电池.

    3.2多晶硅薄膜电池

    既有晶硅电池高效、稳定、资源丰富、无毒的优势,又具有薄膜电池低成本优点,成本远低于单晶硅电池,成为国际上研究开发热点,国外发展比较迅速,在未来地面应用方面将是发展方向有在玻璃,(Si0:和SiN包覆的)陶瓷,(Sic包覆的)石墨等廉价衬底上采用PECVD,RTCVD生长多晶硅薄膜电池,还有通过激光刻槽和化学电镀实现接触、互联和集成的叠层多晶硅薄膜电池.非晶硅薄膜电池研究工作主要在提高效率和稳定性方面.优化电池结构设计,采用多带隙多pin结叠层电池,减薄各pin结的i层厚度,增强内建电场,降低光诱导衰减,可提高效率和稳定性.非晶硅薄膜电池质量轻、成本低,有极大发展潜力,如果效率和稳定性方面进一步提高,将是太阳电池主要发展产品.我国研制的1cm2与30x3Ocm2单结电池实验室初始效率分别为11.4%与6.2%.目前研究任务是提高大面积非晶硅电池稳定效率,稳定效率7-8%,寿命20年,尽快为产业化服务.我国硅基薄膜太阳电池研究水平和产业化进程与国际水平相差较大,还处于实验阶段.

    篇三:88必发手机客户端晶体硅太阳能电池行业发展趋势及行业研究报告(完整版)

    88必发手机客户端晶体硅太阳能电池行业发展研究报

    告(完整版)

    内 容 概 要

    太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是清洁能源,不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中;大阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域, 是其中最受瞩目的项目之一。为此,人们研制和开发了太阳能电池。制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应。

    基于以上几个方面考虑,硅是最理想的太阳能电池材料,这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。但随着新材料的不断开发和相关技术的发展,以其它材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。本文简要地综述了太阳能电池的种类及其研究现状,并讨论了太阳能电池的发展及趋势。

    报 告 目 录

    1、晶体硅太阳能电池行业竞争情况

    2、晶体硅太阳能电池行业发展前景及市场化程度、行业的周期性、区域性或季节性特征

    3、行业利润水平的变动及原因、影响行业发展的有利和不利因素

    4、晶体硅太阳能电池行业与上下游的行业的链接性

    5、技术发展水平及特点和生产成本情况

    6、我国太阳能电池企业的产量及销量排名情况以及全球发展趋势情况

    1、晶体硅太阳能电池行业发展情况

    (1)晶体硅太阳能电池增长迅速

    太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是清洁能源,不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中;大阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域, 是其中最受瞩目的项目之一。为此,人们研制和开发了太阳能电池。制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应。

    从以上几个方面的讨论可知,作为太阳能电池的材料,III-V族化合物及CIS等系由稀有元素所制备,尽管以它们制成的太阳能电池转换效率很高,但从材料来源看,这类太阳能电池将来不可能占据主导地位。而另两类电池纳米晶太阳能电池和聚合物修饰电极太阳能电池存在的问题,它们的研究刚刚起步,技术不是很成熟,转换效率还比较低,这两类电池还处于探索阶段,短时间内不可能替代应系太阳能电池。

    因此,从转换效率和材料的来源角度讲,今后发展的重点仍是硅太阳能电池特别是多晶硅和非晶硅薄膜电池。由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本,将最终取代单晶硅电池,成为市场的主导产品。

    提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考虑的两个主要因素,对于目前的硅系太阳能电池,要想再进一步提高转换效率是比较困难的。因此,今后研究的重点除继续开发新的电池材料外应集中在如何降低成本上来,现有的高转换效率的太阳能电池是在高质量的硅片上制成的,这是制造硅太阳能电池最费钱的部分。

    因此,在如何保证转换效率仍较高的情况下来降低衬底的成本就显得尤为重要。也是今后太阳能电池发展急需解决的问题。近来国外曾采用某些技术制得硅条带作为多晶硅薄膜太阳能电池的基片,以达到降低成本的目的,效果还是比较理想的。光伏发电所采用的电池主要晶体硅太阳能电池。2005年至2010年,随着太阳能光伏产业的快速发展,全球晶体硅太阳能电池行业发展迅猛产量的年均复合增长率达55.62%。近年来全球晶体硅太阳能电池产量如下图所示:

    (2)晶体硅太阳能电池应用领域比较集中

    预计随着相关国家新能源扶持政策和补贴政策的变化,各国的市场份额将会有一定改变,美国、日本以及其他欧洲国家特别是比利时、法国和捷克的市场份额将会后来居上。

    目前晶体硅太阳能电池应用市场也主要集中在上述区域及国家。2009年,全球太阳能电池应用市场总量达6.43GW,其中欧洲市场占据了整个市场份额的75%左右,欧洲市场中又以德国和意大利市场最为突出。

    下图显示了2008年全球太阳能电池应用市场分布的情况:

    2008年全球太阳能电池主要应用市场的区域分布

    数据来源:光伏产业报道

    (3)单晶硅、多晶硅太阳能电池快速增长

    在晶体硅太阳能电池中,单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池各具特点,其中多晶硅太阳能电池制造过程中单位能耗及原料耗用低,生产成本低,如多晶铸锭环节在同等产量条件下的耗电量仅为单晶拉棒环节耗电量的3/4左右;而单晶硅太阳能电池在转换效率方面优于多晶硅太阳能电池,两者综合效益基本相当,近年来基本处于同步发展的状况。

    2004年-2008年全球晶体硅太阳能电池的产量增长情况

    (4)晶体硅太阳能电池行业发展迅速

    2002年以来,我国晶体硅太阳能电池行业迅猛发展,涌现出一批优秀的晶体硅太阳能电池片和电池组件生产企业,生产规模迅速向晶体硅太阳能电池制造大国迈进。

    2005年,我国晶体硅太阳能电池片和电池组件的产量均跻身世界四强;2007年,我国晶体硅太阳能电池片产量达1,088MW,晶体硅太阳能电池组件产量达1380MW,超过日本和欧洲,成为世界第一大晶体硅太阳能电池生产国;

    2008年,我国晶体硅太阳能电池片和电池组件产量分别达到2,140MW和2,339 MW,在全球晶体硅太阳能电池产量中的份额继续提高,占比达到30%左右。

    数据来源:《中国太阳能电池及硅材料行业调研报告

    2、晶体硅太阳能电池行业竞争格局及市场化程度

    (1)全球竞争格局及市场化程度

    晶体硅太阳能电池主要生产区域与主要应用市场存在有明显差异,生产最集中的国家并不完全是市场容量最大的国家。

    目前,全球晶体硅太阳能电池的生产已初步形成了中国、日本、欧洲、美国四足鼎立的局面。德国晶体硅太阳能电池产业的发展与市场需求的发展基本同步,日本和美国的市场发展处于全球前列,也属于生产较为集中的地区。另外,台湾地区虽然市场规模并不大,但生产规模也占到全球的11%。而我国的晶体硅太阳能电池应用市场暂未启动,市场规模较小,却成为全球晶体硅太阳能电池生产最集中的地区。自2004年以来,中国在晶体硅太阳能电

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