太阳能电池材料功能材料课程论文

1、word太阳能电池材料,功能材料,课程论文时尚，就是让年薪八千地人看上去像年薪十万.我们总是要求男人有孩子一样地眼神，父亲一样地能力.一分钟就可以遇见一个人，一小时喜欢上一个人，一天爱上一个人，但需要花尽一生地时间去忘记一个人. 本文由崔承佑奉献 文档可能在端浏览体验不佳.建议您优先选择，或下载源文件到本机查看. 太阳能电池材料 摘要： 摘要：倡导绿色环保，清洁高效，清洁能源是当今地时代主题，越来越受到各国 地广泛关注地太阳能材料可能将引领未来地能源材料领域. 本文着重简绍几种广 泛应用和极大开发价值地太阳能电池材料及其制备技术. 关键词： 关键词 太阳能材料 单晶硅材料电池 多晶硅材料电池

2、非晶硅薄膜 化合物 薄膜 效率 本钱 引言： 太阳能是人类取之不尽用之不竭地可再生能源也是清洁能源，不产生任何 地环境污染.在太阳能地有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来开展最快， 最具活力地研究领域， 是其中最受瞩目地工程之一.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根底，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响，根据所用材料地不同，太阳能电池材料 可分为：、硅太阳能电池材料；、以无机盐如砷化镓 化合物、硫化镉、 铜铟硒等多元化合物为材料地电池；、功能高分子材料制备地大阳能电池；、 纳米晶材料太阳能电池等.不管以何种材料来制作电池，对太阳能电池材

3、料一般 地要求有：、半导体材料地禁带不能太宽；要有较高地光电转换效率：、材 料本身对环境不造成污染；、材料便于工业化生产且材料性能稳定.基于以上 几个方面考虑，硅是最理想地太阳能电池材料，这也是太阳能电池以硅材料为主 地主要原因.但随着新材料地不断开发和相关技术地开展，以其它村料为根底地 太阳能电池也愈来愈显示出诱人地前景. 本文简要地综述了太阳能电池地种类及 其研究现状，并讨论了太阳能电池地开展及趋势. 硅系材料太阳能电池 单晶硅材料太阳能电池 硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟. 高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关地成热地加工处理工艺基 础上地.现

4、在单晶硅地电池工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用外表织构 化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发地电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋 栅电极单晶硅电池. 提高转化效率主要是靠单晶硅外表微结构处理和分区掺杂工 艺.在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平.该 研究所采用光刻照相技术将电池外表织构化，制成倒金字塔结构.并在外表把一 .厚地氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合通过改良了地电镀过程增 加栅极地宽度和高度地比率： 通过以上制得地电池转化效率超过 ， 是大值可 达 . 公司制备地大面积单电晶太阳能电池转换效率 为 ， 国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池地

5、研究和 开发，研制地平面高效单晶硅电池 转换效率到达 ，刻槽埋 栅电极晶体硅材料制成地电池 转换效率达 . 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高地， 在大规模应用和工业生产中仍占 据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应地繁琐地电池工艺影响，致使单晶b5E2R。 硅本钱价格居高不下，要想大幅度降低其本钱是非常困难地. 为了节省高质量材料，寻找单晶硅电池材料地替代产品，现在开展了薄膜太 阳能电池材料， 其中多晶硅薄膜太阳能电池材料和非晶硅薄膜太阳能电池材料就 是典型代表. 多晶硅薄膜材料电池 通常地晶体硅太阳能电池是在厚度 地高质量硅片上制成地， 这 种硅片从提拉或浇铸地硅锭上锯割而成.因此实际消

6、耗地硅材料更多.为了节省 材料，人们从 年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长地 硅膜晶粒大小，未能制成有价值地太阳能电池.为了获得大尺寸晶粒地薄膜，人 们一直没有停止过研究，并提出了很多方法.目前制备多晶硅薄膜电池多采用化 学气相沉积法，包括低压化学气相沉积和等离子增强化学气相沉积 工艺.此外，液相外延法和溅射沉积法也可用来制备多晶 硅薄膜电池. 化学气相沉积主要是以 、 或 ,为反响气体,在一定 地保护气氛下反响生成硅原子并沉积在加热地衬底上，衬底材料一般选用 、 、 等.但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大地晶粒,并且容易在 晶粒间形成空隙. 解决这一问题方法是先用 在衬底

7、上沉炽一层较薄地非 晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大地晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚 地多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要地一个环节，目前采用地技术主 要有固相结晶法和中区熔再结晶法.多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另 外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池地技 术，这样制得地太阳能电池转换效率明显提高.德国费莱堡太阳能研究所采用区 日本三菱公司 馆再结晶技术在 衬底上制得地多晶硅电池转换效率为 ， 用该法制备电池，效率达 . 液相外延法地原理是通过将硅熔融在母体里，降低温度析出硅膜. 美国 公司采用 制备地电池效率达 .中国光电开展技术 中心地陈哲良采用液相外延法在冶金级硅片上

8、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地新型太阳能电池，称之为“硅粒太阳能电池，但有关 性能方面地报道还未见到. 多晶硅薄膜电池由于所使用地硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有 可能在廉价衬底材料上制备，其本钱远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜 电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位. 非晶硅薄膜太阳能电池 开发太阳能电池地两个关键问题就是：提高转换效率和降低本钱.由于非晶 硅薄膜材料太阳能电池地本钱低，便于大规模生产，普遍受到人们地重视并得到 迅速开展，其实早在 年代初， 等就已经开始了对非晶硅材料电池地研 制工作,近几年它地研制工作得到了

9、迅速开展,目前世界上己有许多家公司在此种 材料地根底上生产该种电池产品. 非晶硅作为太阳能材料尽管是一种很好地电池材料，但由于其光学带隙为 , 使得材料本身对太阳辐射光谱地长波区域不敏感， 这样一来就限制了非晶 硅太阳能电池地转换效率.此外，其光电效率会随着光照时间地延续而衰减，即 所谓地光致衰退 一 效应，使得电池性能不稳定.解决这些问题地这径就是 制备叠层太阳能电池，叠层太阳能电池是由在制备地 、 层单结太阳能电池 上再沉积一个或多个 子电池制得地.叠层太阳能电池提高转换效率、解决p1Ean。 单结电池不稳定性地关键问题在于：它把不同禁带宽度地材科组台在一起，提 高了光谱地响应范围；顶电池

10、地 层较薄，光照产生地电场强度变化不大，保 证 层中地光生载流子抽出；底电池产生地载流子约为单电池地一半，光致衰 退效应减小；叠层太阳能电池各子电池是串联在一起地. 非晶硅薄膜材料太阳能电池地制备方法有很多，其中包括反响溅射法、 法、 法等，反响原料气体为 稀释地 ，衬底主要为玻璃及 不锈钢片， 制成地非晶硅薄膜经过不同地电池工艺过程可分别制得单结电池和叠 层太阳能电池.目前非晶硅太阳能电池地研究取得两大进展：第一、三叠层结构 非晶硅太阳能电池转换效率到达 ，创下新地记录；第二.三叠层太阳能电池 年生产能力达 .美国联合太阳能公司制得地单结太阳能电池最高 转换效率为 ，三带隙三叠层电池最高转换

11、效率为 . 上述最高转换效率是在小面积电池上取得地.曾有文献报道单结 非晶硅太阳能电池转换效率超过 ，日本中央研究院采用一系列新措施， 制得地非晶硅电池地转换效率为 .国内关于非晶硅薄膜电池特别是叠层 太阳能电池地研究并不多，南开大学地耿新华等采用工业用材料，以铝背电极制 备出面积为 、转换效率为 地 叠层太阳能电池. 非晶硅太阳能电池由于具有较高地转换效率和较低地本钱及重量轻等特点， 有着极大地潜力.但同时由于它地稳定性不高，直接影响了它地实际应用.如果 能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太 阳能电池地主要开展产品之一. 化合物薄膜太阳能电池 . 碲化镉太阳

12、能电池 碲化镉( )材料本钱低、效率高.且光谱响应与太阳光谱分吻合.薄膜地 生长工艺主要有丝网印刷烧结法、近空间升华法、真空蒸发法等.碲化镉半导体 光伏材料理论转换效为 . 电池实验室效率 . 大规模生产地商业 化电池平均效率 一 .四川大学制备出地电池率达 .以 吸收 层， 作窗口层地结构为:减反射膜玻璃 : 背电极，这种 电池转换效率达 . . 砷化镓太阳能电池 年.首次发现砷化镓材料具有光生伏特效应， 年砷化镓电池效率地 理论值达 .实验室条件下在 单结电池效率已超过 .目前 研究地砷化镓系列太阳能电池有单品砷化镓、多品砷化镓 , 镓铝砷一砷化镓异 质结、金属一半导体砷化镓、金属一绝缘体

13、半导体砷化镓等.材料地制备类似于 硅半导体地制备，有晶体生长法、直.接拉制法、气相生长法、液相外延法等. 另外 族三、四元化合物( , 等)半导体材料地技术日 益成熟，可通过设计电池结构来提高效率和降低本钱.双结电池地效率最高为 ，三结电池为 ，四结电池为 .目前，国外已将砷化镓太阳能电池 作为航天飞行器空间主电源.而且砷化镓组件所占比例逐渐增大， 目前已占 . . 铜铟硒太阳能电池 铜铟硒太阳能电池是以铜、铟、硒三元化合物半导体为根本材料制成地太阳 能电池，是在玻璃或其它廉价衬底上沉积假设十层金属化合物地半导体薄膜.其厚 度大约为 .具有本钱低、性能稳定、抗辐射能力强等特性. 日本昭和石油公

14、司开发地而积为 地电池转换效率为 .美国 尽管化合物 能源部叫再生能源实验室研制出地 电池转换效率已达 .DXDiT。 半导体材料地太阳能电池具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点.但是其所 用地材料中大多有毒.且有地是稀元素.所以其开展已受到很大限制. . 聚合物薄膜太阳能电池 以聚合物为材料地太阳能电池是近些年开始地研究方 向.具有分子结构自行设计合成、易加工、毒性小、本钱低等特点.目前制作聚 合物半导体层主要是:真空技术，主要包括真空镀膜溅射和分子束外延生长技术; 溶液处理成膜技术.主要有电化学沉积技术、铸膜技术、分子组装技术、印刷技 术等;单品技术.主要有电化学法、扩散法和气相法. 等

15、发现.聚乙炔用 掺杂后电导率明显增高.口前 体系最高地光电转化效率为 .李永舫等使带双嚓嗯乙烯撑边链地二维共 扼聚嚓吩与 共混时.能量转换效率达 . . 虽然聚合物电池有着众多优 点，但性能无法与传统太阳能电池相比.RTCrp。 参考文献： 参考文献： 梁宗存.沈辉.李戮洪.太 能电池及材料( .材料导报 () . 卢金军.太阳能电池地) 现状和产业开展 .高新技术.() 汀建军.刘金霞.太阳能电池及材料( 和开展现状 .浙江万里学 学报 马胜.中国光伏产业开展展望及政策建议 .电器业.( ) . 耿新华.张建军.硅基薄膜太阳电池新进展.新材料产业 , () . 温丽姿.赵水新.太阳能发电:大

16、规模应用小是梦想(关注).人民日报 () .5PCzV。 本文由崔承佑奉献 文档可能在端浏览体验不佳.建议您优先选择，或下载源文件到本机查看. 太阳能电池材料 摘要： 摘要：倡导绿色环保，清洁高效，清洁能源是当今地时代主题，越来越受到各国 地广泛关注地太阳能材料可能将引领未来地能源材料领域. 本文着重简绍几种广 泛应用和极大开发价值地太阳能电池材料及其制备技术. 关键词： 关键词 太阳能材料 单晶硅材料电池 多晶硅材料电池 非晶硅薄膜 化合物 薄膜 效率 本钱 引言： 太阳能是人类取之不尽用之不竭地可再生能源也是清洁能源，不产生任何 地环境污染.在太阳能地有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来

17、开展最快， 最具活力地研究领域， 是其中最受瞩目地工程之一.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根底，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响，根据所用材料地不同，太阳能电池材料 可分为：、硅太阳能电池材料；、以无机盐如砷化镓 化合物、硫化镉、 铜铟硒等多元化合物为材料地电池；、功能高分子材料制备地大阳能电池；、 纳米晶材料太阳能电池等.不管以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般 地要求有：、半导体材料地禁带不能太宽；要有较高地光电转换效率：、材 料本身对环境不造成污染；、材料便于工业化生产且材料性能稳定.基于以上 几个方面考虑，硅是最理想地

18、太阳能电池材料，这也是太阳能电池以硅材料为主 地主要原因.但随着新材料地不断开发和相关技术地开展，以其它村料为根底地 太阳能电池也愈来愈显示出诱人地前景. 本文简要地综述了太阳能电池地种类及 其研究现状，并讨论了太阳能电池地开展及趋势. 硅系材料太阳能电池 单晶硅材料太阳能电池 硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟. 高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关地成热地加工处理工艺基 础上地.现在单晶硅地电池工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用外表织构 化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发地电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋 栅电极单晶硅电池. 提高转化效率主要是

19、靠单晶硅外表微结构处理和分区掺杂工 艺.在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平.该 研究所采用光刻照相技术将电池外表织构化，制成倒金字塔结构.并在外表把一 .厚地氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合通过改良了地电镀过程增 加栅极地宽度和高度地比率： 通过以上制得地电池转化效率超过 ， 是大值可 达 . 公司制备地大面积单电晶太阳能电池转换效率 为 ， 国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池地研究和 开发，研制地平面高效单晶硅电池 转换效率到达 ，刻槽埋 栅电极晶体硅材料制成地电池 转换效率达 . 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高地， 在大规模应用和工业生产中

20、仍占 据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应地繁琐地电池工艺影响，致使单晶jLBHr。 硅本钱价格居高不下，要想大幅度降低其本钱是非常困难地. 为了节省高质量材料，寻找单晶硅电池材料地替代产品，现在开展了薄膜太 阳能电池材料， 其中多晶硅薄膜太阳能电池材料和非晶硅薄膜太阳能电池材料就 是典型代表. 多晶硅薄膜材料电池 通常地晶体硅太阳能电池是在厚度 地高质量硅片上制成地， 这 种硅片从提拉或浇铸地硅锭上锯割而成.因此实际消耗地硅材料更多.为了节省 材料，人们从 年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长地 硅膜晶粒大小，未能制成有价值地太阳能电池.为了获得大尺寸晶粒地薄膜，人 们一

21、直没有停止过研究，并提出了很多方法.目前制备多晶硅薄膜电池多采用化 学气相沉积法，包括低压化学气相沉积和等离子增强化学气相沉积 工艺.此外，液相外延法和溅射沉积法也可用来制备多晶 硅薄膜电池. 化学气相沉积主要是以 、 或 ,为反响气体,在一定 地保护气氛下反响生成硅原子并沉积在加热地衬底上，衬底材料一般选用 、 、 等.但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大地晶粒,并且容易在 晶粒间形成空隙. 解决这一问题方法是先用 在衬底上沉炽一层较薄地非 晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大地晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚 地多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要地一个环节，目前采用地技术主 要有固相

22、结晶法和中区熔再结晶法.多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另 外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池地技 术，这样制得地太阳能电池转换效率明显提高.德国费莱堡太阳能研究所采用区 日本三菱公司 馆再结晶技术在 衬底上制得地多晶硅电池转换效率为 ， 用该法制备电池，效率达 . 液相外延法地原理是通过将硅熔融在母体里，降低温度析出硅膜. 美国 公司采用 制备地电池效率达 .中国光电开展技术 中心地陈哲良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地新型太阳能电池，称之为“硅粒太阳能电池，但有关 性能方面地报道还未见到. 多晶硅薄膜电池由于所使用地硅远较单晶硅少

23、，又无效率衰退问题，并且有 可能在廉价衬底材料上制备，其本钱远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜 电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位. 非晶硅薄膜太阳能电池 开发太阳能电池地两个关键问题就是：提高转换效率和降低本钱.由于非晶 硅薄膜材料太阳能电池地本钱低，便于大规模生产，普遍受到人们地重视并得到 迅速开展，其实早在 年代初， 等就已经开始了对非晶硅材料电池地研 制工作,近几年它地研制工作得到了迅速开展,目前世界上己有许多家公司在此种 材料地根底上生产该种电池产品. 非晶硅作为太阳能材料尽管是一种很好地电池材料，但由于其光学带隙为 , 使得材料本身对太阳辐射光谱地

24、长波区域不敏感， 这样一来就限制了非晶 硅太阳能电池地转换效率.此外，其光电效率会随着光照时间地延续而衰减，即 所谓地光致衰退 一 效应，使得电池性能不稳定.解决这些问题地这径就是 制备叠层太阳能电池，叠层太阳能电池是由在制备地 、 层单结太阳能电池 上再沉积一个或多个 子电池制得地.叠层太阳能电池提高转换效率、解决xHAQX。 单结电池不稳定性地关键问题在于：它把不同禁带宽度地材科组台在一起，提 高了光谱地响应范围；顶电池地 层较薄，光照产生地电场强度变化不大，保 证 层中地光生载流子抽出；底电池产生地载流子约为单电池地一半，光致衰 退效应减小；叠层太阳能电池各子电池是串联在一起地. 非晶硅

25、薄膜材料太阳能电池地制备方法有很多，其中包括反响溅射法、 法、 法等，反响原料气体为 稀释地 ，衬底主要为玻璃及 不锈钢片， 制成地非晶硅薄膜经过不同地电池工艺过程可分别制得单结电池和叠 层太阳能电池.目前非晶硅太阳能电池地研究取得两大进展：第一、三叠层结构 非晶硅太阳能电池转换效率到达 ，创下新地记录；第二.三叠层太阳能电池 年生产能力达 .美国联合太阳能公司制得地单结太阳能电池最高 转换效率为 ，三带隙三叠层电池最高转换效率为 . 上述最高转换效率是在小面积电池上取得地.曾有文献报道单结 非晶硅太阳能电池转换效率超过 ，日本中央研究院采用一系列新措施， 制得地非晶硅电池地转换效率为 .国内

26、关于非晶硅薄膜电池特别是叠层 太阳能电池地研究并不多，南开大学地耿新华等采用工业用材料，以铝背电极制 备出面积为 、转换效率为 地 叠层太阳能电池. 非晶硅太阳能电池由于具有较高地转换效率和较低地本钱及重量轻等特点， 有着极大地潜力.但同时由于它地稳定性不高，直接影响了它地实际应用.如果 能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太 阳能电池地主要开展产品之一. 化合物薄膜太阳能电池 . 碲化镉太阳能电池 碲化镉( )材料本钱低、效率高.且光谱响应与太阳光谱分吻合.薄膜地 生长工艺主要有丝网印刷烧结法、近空间升华法、真空蒸发法等.碲化镉半导体 光伏材料理论转换效为 . 电池实验室效率 . 大规模生产地商业 化电池平均效率 一 .四川大学制备出地电池率达 .以 吸收 层， 作窗口层地结构为:减反射膜玻璃 : 背电极，这种 电池转换效率达 . . 砷化镓太阳能电池 年.首次发现砷化镓材料具有光生伏特效应， 年砷化镓电池效率地 理论值达 .实验室条件下在 单结电池效率已超过 .目前 研究地砷化镓系列太阳能电池有单品砷化镓、多品砷化镓 , 镓铝砷一砷化镓异 质结、金属一半导体砷化镓、金属一绝缘体半导体砷化镓等.材料地制备类似于 硅半导体地制备，有晶体生长法、直.接