非硅基光伏电池

1、染料敏化太阳能电池染料敏化太阳能电池DSSC染料敏化太阳能电池（DSSC电池）是一种新型光电化学太阳能电池。由于制作工艺简单、成本低和性能稳定，并且对环境无污染，具有良好的开发前景。是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。纳米TiO2薄膜是染料敏化太阳能电池的重要组成部分，其形貌对电池性能影响显著。纳米TiO2薄膜的制备就成了发展光伏产业发展关键。染料敏化太阳能电池结构TiO2 优点 纳米TiO2具有合适的禁带宽度，化学稳定好、无毒，具有优越的光电介电效应，已在许多方面获得了应用。 缺点 作为光阳极时电子与空穴有一定的复合，因此需要对其进行改性研究，其中掺杂TiO2的研究占有很大部

2、分。TiO2光阳极多孔的纳米晶多孔的纳米晶TiO2电极结构极大的提高电极的染料吸附量，同时增加光线电极结构极大的提高电极的染料吸附量，同时增加光线在薄膜电极中的散射性能，提高光的吸收效率在薄膜电极中的散射性能，提高光的吸收效率, ,同时溶液渗透性能好，几乎同时溶液渗透性能好，几乎每个纳米颗粒都与电解质接触，这为光生电子、空穴进行的界面氧化和还每个纳米颗粒都与电解质接触，这为光生电子、空穴进行的界面氧化和还原反应提供了有利的坏境。原反应提供了有利的坏境。合成纳米晶TiO2NH3气氛中中压灼烧得到N-TiO2以N719为敏化剂铂电极为对电极分别组装成染料敏化太阳能电池DSSC制作工艺制作工艺纳米晶

3、纳米晶TiO2多孔薄膜电极的制备方法多孔薄膜电极的制备方法 目前制备纳晶目前制备纳晶TiO2多孔薄膜电极的方法主要有两种多孔薄膜电极的方法主要有两种:(1)采用商品化的采用商品化的TiO2纳米颗粒为原料，加入一定的溶剂制成纳米颗粒为原料，加入一定的溶剂制成TiO2胶体，通过刮涂、丝网印刷等技术制备胶体，通过刮涂、丝网印刷等技术制备TiO2薄膜电极薄膜电极:(2)以钛盐作原料，采用溶胶一凝胶水热法制备以钛盐作原料，采用溶胶一凝胶水热法制备TiO2胶体，之后胶体，之后通过刮涂、丝网印刷等技术制备通过刮涂、丝网印刷等技术制备TiO2薄膜电极。薄膜电极。氮掺杂TiO2的制备方法 气氛下灼烧法气氛下灼烧

4、法：将：将TiO2或其前驱体在空气或含氮气氛或其前驱体在空气或含氮气氛(NH3，N2或是或是NH3，与与Ar气的混合气体气的混合气体)中锻烧，气体受热分解出高活性的中锻烧，气体受热分解出高活性的N离子渗入离子渗入TiO2表表面，取代面，取代TiO2分子中少量的氧原子，生成分子中少量的氧原子，生成TiO2-xNx型化合物，得到掺氮型化合物，得到掺氮产品。这种制备工艺是产品。这种制备工艺是2001年年Asahi提出的，目前较为常用。提出的，目前较为常用。 水解沉淀法水解沉淀法：先将氨水滴加到：先将氨水滴加到Ti(SO4)2水溶液中制得水解沉淀产物，再将水溶液中制得水解沉淀产物，再将洗净的沉淀干燥后

5、，在洗净的沉淀干燥后，在400煅烧煅烧1h，制备出氮掺杂二氧化钛。，制备出氮掺杂二氧化钛。 溶胶溶胶-凝胶法凝胶法：将钛酸盐或钛合物与氨水等含氮物质反应制备出溶胶：将钛酸盐或钛合物与氨水等含氮物质反应制备出溶胶-凝胶，凝胶，再干燥灼烧的方法制备出再干燥灼烧的方法制备出N掺杂掺杂TiO2。 还有机械化学法，激光脉冲法等。还有机械化学法，激光脉冲法等。Solar powered keyboardGraetzel solar bag产品展示结语 染料敏化太阳能电池虽然引起了各国科学家的关染料敏化太阳能电池虽然引起了各国科学家的关注，但是还存在着一些制约因素，比如半导体材料注，但是还存在着一些制约因素

6、，比如半导体材料表面的缺陷，能量损失，染料稳定性有待提高，液表面的缺陷，能量损失，染料稳定性有待提高，液态电解质的封装问题，固态电解质的电导率低等，态电解质的封装问题，固态电解质的电导率低等，导致总的能量转换率低，随着人们对清洁能源的强导致总的能量转换率低，随着人们对清洁能源的强劲需求，劲需求，DSSCDSSC简单的制作工艺，较低的成本，以及简单的制作工艺，较低的成本，以及潜在的优越性能，将使其成为未来太阳能电池的主潜在的优越性能，将使其成为未来太阳能电池的主导。导。铜铟镓硒铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池CIGS 薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池 这种以铜铟镓硒为吸收层的高效薄膜

7、太阳能电池，简称这种以铜铟镓硒为吸收层的高效薄膜太阳能电池，简称为铜铟镓硒电池为铜铟镓硒电池CIGS电池。其典型结构是：电池。其典型结构是：Glass/Mo/CIGS/ZnS/ZnO/ZAO/MgF2。（多层膜。（多层膜典型结构：金属栅典型结构：金属栅/减反膜减反膜/透明电极透明电极/窗口层窗口层/过渡层过渡层/光光吸收层吸收层/背电极背电极/玻璃）玻璃） CIGS薄膜电池组成可表示成薄膜电池组成可表示成Cu(In1-xGax)Se2的形式，具有黄铜矿相结构，是的形式，具有黄铜矿相结构，是CuInSe2和和CuGaSe2的混晶半导体。的混晶半导体。 CIGS的晶体结构CuInSe2黄铜矿晶格结

8、构CuInSe2复式晶格:a=0.577,c=1.154直接带隙半导体，其光吸收系数高达105量级禁带宽度在室温时是1.04eV，电子迁移率和空穴迁移率分3.2X102(cm2/Vs)和1X10(cm2/Vs)通过掺入适量的Ga以替代部分In，形成CulnSe2和CuGaSe2的固熔晶体Ga的掺入会改变晶体的晶格常数，改变了原子之间的作用力,最终实现了材料禁带宽度的改变，在1.04一1.7eV范围内可以根据设计调整，以达到最高的转化效率自室温至810保持稳定相,使制膜工艺简单, 可操作性强.CIGS薄膜太阳能电池的优点 材料吸收率高材料吸收率高,吸收系数高达吸收系数高达105量级量级,直接带隙

9、直接带隙,适合适合薄膜化薄膜化,电池厚度可做到电池厚度可做到23微米微米,降低昂贵的材料成降低昂贵的材料成本本 光学带隙可调光学带隙可调.调制调制Ga/In比比,可使带隙在可使带隙在1.01.7eV间变化间变化,可使吸收层带隙与太阳光谱获得最佳匹配可使吸收层带隙与太阳光谱获得最佳匹配 抗辐射能力强抗辐射能力强.通过电子与质子辐照、温度交变、振动、通过电子与质子辐照、温度交变、振动、加速度冲击等试验加速度冲击等试验,光电转换效率几乎不变光电转换效率几乎不变.在空间电源在空间电源方面有很强的竞争力方面有很强的竞争力 稳定性好稳定性好,不存在很多电池都有的不存在很多电池都有的光致衰退效应光致衰退效应

10、 电池效率高电池效率高.小面积可达小面积可达19.9%,大面积组件可达大面积组件可达14.2% 弱光特性好弱光特性好.对光照不理想的地区犹显其优异性能对光照不理想的地区犹显其优异性能.问题以及前景问题以及前景 CIS光伏材料优异的性能吸引世界众多专家研究了光伏材料优异的性能吸引世界众多专家研究了20年年 ,直到直到2000年才初步产业化年才初步产业化,其主要原因在于工艺的重复其主要原因在于工艺的重复性差性差,高效电池成品率低。高效电池成品率低。CIS(CIGS)薄膜是多元化合物半薄膜是多元化合物半导体导体,原子配比以及晶格匹配性往往依赖于制作过程中对原子配比以及晶格匹配性往往依赖于制作过程中对主要半导体工艺参数的精密控制。目前主要半导体工艺参数的精密控制。目前,CIS薄膜的基本特薄膜的基本特性及晶化状况还没有完全弄清楚性及晶化状况还没有完全弄清楚,无法预测无法预测CIS材料性能和材料