薄膜太阳能电池课件

应用“薄膜光伏”在光伏发电技术上的改进

指导老师：韩宏伟教授，成员：林健哲王晖米仁杰主要内容

目前存在问题4

下阶段研究计划及主要施

51薄膜太阳能电池介绍已经取得的成果，实物3

项目进展情况2背景介绍存储量有限不可再生能源

产物对环境造成影响

不安全可再生清洁无污染安全可靠石油煤炭天然气核能太阳能风能潮汐能地热能对流能水能薄膜太阳能电池的特色

1.相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳)2.没有内部电路短路问题3.照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少4.有较佳的功率温度系数5.较高的累积发电量6.只需少量的原料,成本低7.较佳的光传输8.厚度较传统太阳能电池薄9.材料供应来源广10.可与建材整合性运用(BIPV)非晶硅(AmorphusSilicon,a-Si)微晶硅(NanocrystallineSilicon，nc-Si，MicrocrystallineSilicon，mc-Si)化合物半导体II-IV族（CdS、CdTe、CuInSe2）色素敏化染料(Dye-SensitizedSolarCell)有机导电高分子(Organic/polymersolarcells)薄膜太阳能电池的分类

2.项目研究进展情况说明1.2011.11-2011.12详细查阅与学习了有关薄膜太阳能电池的资料，了解了薄膜太阳能电池的发展现状前景与趋势，掌握了各种不同种类薄膜太阳能电池的技术特点。对各种薄膜太阳电池近几年来的发展情况，包括其生产成本、转换效率等在内的优劣势做了较详细的比较。确定了研究重点为有机薄膜太阳电池。2.2012.1针对有机薄膜太阳能电池进行了重点研究，在分析研究其工作原理和组成结构的基础上，提出了部分改进想法。3.2012.2初步学习了多元化合物薄膜太阳能电池工作原理，将有机薄膜太阳电池与多元化合物薄膜太阳电池进行分析比较。4.2012.3-现在，对几个月以来的成果汇总，利用改进意见动手改进有机薄膜太阳能电池。5.为了提高动手能力，加深对太阳能电池的了解，我们将本项目与正在进行的光电设计大赛结合起来，即在设计的小车动力采用太阳能电池与普通电池的混合动力装置。薄膜太阳能模块结构图

薄膜太阳能模块是由基板、金属层、透明导电层、电器功能盒、胶合材料、半导体层..等

关于有机薄膜太阳电池通过对有机薄膜太阳电池的研究，我们绘出了它的原理图如下图并提出了改进意见。改进意见：（1）在有机薄膜光电池的吸收层镀上紫外光吸收薄膜可以有效降低其光电转换效率的衰减。

.（2）优化电极材料，对电极的表面修饰，形成良好的欧姆接触，最大限度地减少电子和空穴在传输过程中的损耗。（3）寻找合适的电子和空穴传输材料，保证电子空穴对能够有效地分离和传导，降低电子空穴对传输过程中的复合和耗散几率。（4）采用光敏小分子掺杂，提高载流子的收集效率。（5）寻找叠层结构最优的层数，继续探索修饰层的优化方式。太阳光光谱可以分成连续的若干部分，采用能带宽度与各部分有最好匹配的材料做成电池，并按能隙从大到小的顺序从外向内叠合起来，让波长短的光被宽隙材料电池利用，波长较长的光能够透射进去让较窄能隙材料电池利用，最大限度地将光能变成电能。通过这样的叠层结构，一方面太阳光的各个波段的光可以被很好地吸收，另一方面，由于器件之间的耦合效应，可以使电池的效率大大提高。（6）在有机薄膜太阳电池结构中采用了“级联结构”，在两种不同特性的薄膜太阳电池叠层之间加入了一层TiOx，更有利于收集及传输电子。

关于多元化合物薄膜太阳电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜铟硒薄膜电池等。我们对其进行分析后认为有前景的研究方向应该是合成具有电子给体和电子受体两项功能的新型导电聚合物，或对现有导电聚合物薄膜电池进行界面修饰，或是控制聚合物光活性层材料的厚度使其接近生激子的扩散长度，或发展多层异质结结构等，提高聚合物薄膜电池的转换效率。实物展示，结合我们的改进意见，我们自己动手改进了一款柔性薄膜太阳能电池，并且将其应用在应急手机充电器和小车上，见下图示：改进说明：在它的吸收层镀上紫外光吸收薄膜，有效降低了其光电转换效率的衰减。改进了它的封装，采用了UV固化聚合物，重量轻，柔韧性好，保证了很高的耐用性。该封装聚合物主要包括EVA和含氟聚合物ETEE（高耐力的ETEE是具有很强透光性的聚合物），聚合物层压，不易破裂（无玻璃材料），防潮，耐用重量轻，抗撞击，便于携带和使用。左图为该薄膜太阳能电池，右图为利用该电池和设计的应急手机充电器系统。4.目前存在问题1.关于有机薄膜太阳电池有机薄膜太阳电池具有成本低、重量轻、产品柔软、设计自由度高和可大面积制备等特点，，但其与硅基薄膜太阳电池相比，转换效率和稳定性较低，具体问题为：（1）有机太阳电池与无机太阳电池载流子的产生过程有很大的不同。有机高分子的光生载流子不是直接通过吸收光子产生，而是先产生激子，然后再通过激子的离解产生自由载流子，这样形成的载流子容易成对复合，最后使光电流降低.（2）共轭聚合物掺杂均为高浓度掺杂，这样虽能保证材料具有较高的电导率，但载流子的寿命与掺杂浓度成反比，随着掺杂浓度的提高，光生载流子的增大，电池的光电转换效率很低。2.关于实物动手阶段的问题我们虽初步动手做出了实体有机薄膜太阳能电池，但是还有好多不完善的地方，如工艺成本高，稳定性不好，还要进很多的改进。由于我们之前从未有过类似的实验室经历，更没有类似的经验，所以大家一度感到无从下手。后来我们先去指导老师的实验室进行锻炼，看研究生学长学姐怎么进行实验室工作阶段的，在学习中逐渐提高自己的动手能力。实验室动手阶段后，我们还要加强学习，争取进一步改进到位。5.下阶段研究计划及主要措施1.2012.5总结前段时间的研究成果，进行综合整理汇总分析，对前段存在的问题努力找出解决方案。2.2012.6-7充分利用指导老师的实验室资源，进一步锻炼自己的试验动手能力，不怕失败，多动手，多思考