太阳能材料的和发展

本文由syj983232贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。ｅｒｓｉＡｄａｃｅＭａｌａｉＩｖｎｄ—…ｎｕｌａｌｄｓｙＭ罂ｒ…ＦｒｍｏＡｖｎｅａｒｌｏｕｆｄａｅｄＭｔｉｓｅａ缝翡的趼●沈辉梁宗存李戬洪１引言随着人类社会的不断发展，人与自然的矛盾也愈来愈突出。目前全世界范围面临的最为突出自题是环境与能源．即勺换的缘故从物理角度来讲，黑色意味着光线的几乎全部的吸收、被吸收的光能即转化为热能。因此为了最大限度地实现太阳能的光热转换，似平用黑色的涂层材料就可满足了，但实际情况并非如此。这主要是材料本身还有一个热辐射问题。从量子物理的理论可知，黑体辐射的波长范围大约在２—１０之Ｄ１ｕ１１间．黑体辐射的强度分布只与温度平波长有关，辐射强度的峰［值对应的波长在１ｍＤ附近。由此可见，太阳光谱的波长分布范围基本上与热辐射不重叠。因此要实现最佳的太阳能热转换，所采用的材料必须满足以下两个条件：①在太阳光谱内吸收光线程度高，即有尽量高吸收率ｄ；＠在热辐射波长范匿内有尽可能低的辐射损失，环境恶化千能源短缺。这个问题当然要通过各国政府采取正确１３的对策来处理发展新材料厦相应的技术，将是解决这一题逮最强为有效的方漆法。事实上灭近年来人们模对太阳能材扎料的研制目和利灭用暗，已显示了墙积极有效钱的作用。伏这一新型萄二能材料干的发展．既描力可图解块人类面填临的能源毅短缺，叉不桶造成甄境污从染。尽管芦太阳能巨材掉料的成本腰还较高和性独能还有峙进控一步提高乌但随着材料债学胀的不断进步精，太阳能材押料愈来愈显肠示了诱人的银发展前景。份可以预终见，在下甘个世纪，太议阳能材料将静扮演更为重菌要的角色痰就象盗半导体等功种能材料的发智展带来电信夺和计算机产液业的兴起和微发展一拾即役有尽可能低朝的发射率床￡。一般讲来说，对同摊一波长而言予，材料纹的吸收率和跌发射率有同疫样的数值，乒即吸收率高夸贝相应的倾发射率元欣也股高但吸收脾率ｄ与反良射率Ｙ厦抛透身率护ｔ满使足如下关系猫ａ＋糊ｖ＋ｔ纤１＝。询对干不透满明材料由于速ｔ，则达ｄ＋ｖ恒Ｉ而对于楚黑＝０记－施样阻，太阳能材供料厦相关技弹术也将带来驳太阳能器件胁的产业化派发展，使蛋人类在环境幼保护和能览源利用两方葡面的午谐茫达到更加摇完亡头善鞭的境界。蹄太阳能钞是人类取之坡不尽，用之居不竭的可再筐生能源，也临是清洁辰能源，不产飞生任何的耽环境污染词。为了充棍分有效地浅利抖太递阳ｊ奥能，人们发牺展了多砷太棵阳能材料。忌按性能和用侦途太体上可吗分为光守热转换材料食，光电转翠换材料，光谊化学能转换恼材料和光能蹦调控旋色指物体来说，源ＹＤ仓，则贞ｑＬ根况据以上讨论婆，可知最有下效的调太院阳能光热大转换材料是还在太阳光谱浆范围内，即惑＜２冻５有孩渣ｕ弯１潜｛ｖ０闯即扰）；而在振＾＞２唱ｍ，湾即热辐射波页长范围内，率有馅Ｄ｛ｖ仪１即悼或肾Ｄ）。一鸦般将具备这涛一特性的杀溶层材磁料绝稚为选择性竞吸收材料。扎如不完全满拿足以上条件吓，如在热辐兄射哭变杠色材料等。张由此而形成淘太阳能光热樱利用，光被电利用，光约化学差能拘利用和太阳坦能光能调控悄等相应技术雾从目前锐世界范匿内苏经济住渡馅长范围内峰￡有较大支的值，则尽炼管在太阳光迫谱ａ，仍乎有很大屋１热辐龟射损失纯这类材料乖通常称为非倍选择性涂层合材料。所庸有选择末性吸收摘涂层的构单造基本误上分为两浪个部份针：红外反惊射底层溜（罢铜铝浇等高红外反胆射比金属始）和太阳光态谱吸收层跌（金属化掠合劈发腾展状况来看茎，太阳能材翼料厦相应利阅用技术是楼发展最１娃和最有盛央画练发展前列景的高社技文产业之一。稻随着科学技翻术白不断的进步将苦不勺促断地出现更临为经济，性搬能更好的烧新型太Ｂ连能材料。界日幼物驳或金属复台南材料）。击吸收涂层在佣太阳光波峰套值波长｛甜．０逢５朗ｍ很）耐近产扒生强烈的吸皆收，在温红外波段则柿自由透过金，并借助韵于戏２贡太阳能光应热转换池我敞们知道，太照阳主要以影电磁辐惠射的形式结乌地球带来光河与裳热咐。太阳辐射竖波长主要分皆布在０２思～２５误ｍ春５潮范围内。背从光热效扎底端层的高红外溉反射特性构堵成选择性涂抬层。实际上睡利用的选择位性涂层巨材料，多是高将超细金属庙颗粒分散在坐金属氧化物奇的基体上形忠成黑色家吸收津层。珍这通常采妥用电化学，猎真空蒸发和凤磁控溅射等岁蛋工粥艺来实现。沉液应款来讲，太阳撞光谱中的红屋外波段直接秤产生熟效应具，而绝大部曲份光能必不能直接产岭生热量。我鞭们感觉在强滨烈的阳光下顷的温暖和炎捷热，主刺要是我们的瞧衣服和皮肤蛾吸收太阳光战线，从而产第生光热转林在备太阳能热水灭器上得到广术泛应用的太挣阳能吸热浊涂屉主要剖有：磁控碎溅射涂层，写选择性阳句极氧化涂层纪等。从使伟用和经济角乓度考虑蚂，除掘了吸热性能政外，还菜要躁维绢普资讯h担ttp:/荐/昏cqvip伶产业论炎坛购纠新蜻蜡料免产业躲２臣０年０１符月刊亮况蒡爷园求棒使用寿命要得长，生长成纷本要１等辰。我国从８古年代开始沫加快了桌氐Ｄ谊太显阳能的能量会密度低（帖０Ｗ窑）约１章ｏ／，昏而且不稳定耽不连续。用失太阳能极电池及相签应储存技术轧可太面积采拥集、储存太拾阳能，适之应姑于人们工作责和日常生怠活需要。沈目前太阳能亩电池，占箭主导市场的术是单晶午硅电池。估遭计不久的柿将来，多晶伸硅薄膜电池咽和非晶硅捡薄奖膜闪电池会逐步布占领市场调，并有可祥能最终取蔬代单晶硅册的主导地拆持在娇太阳能吸热今材料方面签的研究＇尚象清华大学慧，北京太穴阳能研究渠所州等单位先袖后研制出一菠系列优良卸的选择性涂孤层材料。份所研制的淡黑钴选稻择性吸收涂桂层具有良缘好的光谱选鼓择性，适台苹应用在工作窝魄温誓度较高的尚真空集益热管上。遥研制成功述的用于全玻产璃真空管上效铅闸—统铝太阳光惧谱选择性吸句氨，逃。近槽来元国内外在制仇备工艺上主转要利用电浇化学和磁控再溅射方法，抓所研瓶位顶。近年来，唤随着材料科嫂学的发展，党不断有新材煮料、新工榴艺出现油。象硒铟锢器电池成本刘低，性能美稳定也是具端有很好发换展前景唱的。此外作腥为近年来太规阳能电池发胜展的最新成隶果，纳米晶韵太阳互化剥学能电池贷更展现了麦太阳能挠电池的一个追新的发展体方向。蔑求制竞的选择性吸涝收涂层材料至向多层化痰，梯度化发牙展。如倍受炸重视府的五氮化铝选择魄性吸收涂层忘是新一代的倒吸热涂层的伟代表。从爆目前已撒达到的水平剧来看，光热崭转换材料的筛性能还可进旷一步提亩－示这不仅萝需要人们不弱断探索新驻的材料体系逗和制备工艺央，还可在津缎层坟的街玻璃盖板表尾面上做文糕章。如德国备某研究所，萄利用全息照训相技手对脑太阳能电塞池的发展进凶程简单地回桑厩捷可款让我们进一拘步了解吼材晨料科学对太继阳能利用的秃至关重要的政作用，并对依材料研究提隆出更高无的要求。汉开发太阳能李电池必须面玩临的问题，衣就是氐转生产成本陶和提高闯光电转换事效率。高性也能单晶硅电门池是建立在茶高质量单晶秩硅材料沟和相关的成半熟的加工处柄理工艺基础宪上的。目前派国内外生产我单晶硅发主要采用提膝拉法和区情熔两种工艺墙。通过现代跨先进的电池娱工艺，眉开发的单晶济硅电池可分猪为平面单晶职硅高效电池门和刻槽埋栅肆电极单题晶硅电池烛。为了达到爷高效率的目但的，在平面蚀单晶硅中采蜻用表蜡面袖积构化，用迁光刻腐蚀工灰艺制成倒金喂字塔结构袄（表面开妥口尺寸为斑计术须，在平板盖屑板表面上进渴行纳米结构察处理，以增阳加太阳光透贺射率，薯减少太阳能波的反射损失牵，从而使太划阳能的热利杆用效率得去到咏了佳进一步提高忙。疗从惕技术与经济亭的观点来看州，最简单也错最实际的扰途径就是把辟太阳能奋转换成热能阁加以利用魂。事实上太寄阳能光热转榆换是目前床世界范策围内太阳望能利用的一寿种最普及最欲主要的形销式。我国已剖成为优世米界上生产太塑阳能热水器热最多的国异家，时也阴是世界上最小大的肃太阳能热俗水器市场交。可预见羽，太阳能乌热水器将是菠不可取代的趋太阳能各利用形式鞋。摊１摊１帕再奉进行发射区绒钝化和分区丈掺杂处理。陪所迭到的光奴电转０盟×池０换效录率可达到２缝魄左右。妙对刻槽埋栅繁电极单晶硅钞电池，则霉利用单猜晶硅的各向完异性，通过坛化学腐蚀方挥法在电池表结面形成大小银不同的系金字塔锥体飘＇再加上立我埋栅电极米等措施也柿可将转换效艰率提高若＿惜趟３流太阳能光姥电转换班太尺阳能光电谜转换主要是昼半导体六材料为基石假，利用光挪照产出像生臂电子一空恩定对，在Ｐ百结上可以斗产生光电流煤和光电压的躁现象（扎Ｎ光察到般２％０南左右。现逮在单晶硅的扮电池工艺已灶近成熟，提嚼高转换效率星主要是谁靠单晶硅表腥面微结构处扶理和分区掺疮杂工艺。近鸦斯国外有关揪单栽位绵又通过表面皇纳米构造减谨反射处理伐使单晶硅电视池转换效率用已达沉２承虢左右。辞总的来看单着晶硅电池效疑率有可能还馆会提高到接炊近２鼍５难披伏凑效应），本从而实现叠太阳能光谣电转换的裂目的。通壳常所用的半迈导体材筝料为硅、铭甲和Ｉ【悬ＶＩ一盲化台物等。题一般对太阳挠能电池材料教有如下还一些要求：面要充分利用略太阳能辐射风，即半导体棍材料的禁带刚不能太应宽，否贝厦太阳能辐射末利用率太用低；有较高押的光电转换苍效立率；材料本芳身对环境不韵造成污染；蚁材料便于工滚业化生产史且材料寨性能稳定。哭能达到这几霸条要求的主范要有锗硅超、砷化镓鸽、硫化融铜锑化镉况等。特别斑象锗、硅码、砷化镓等构的禁带宽度周相当干近突红外线的剥光子，对这门样的半导体术＇太阳光谱磨的大部分，街包括各棕种潮可见光都可惕以用来产锻生电子一鹅穴对但闻考虑到蜓只有禁带宽跌空秋左积右。但由于刊单晶硅生产昼工艺复杂厦拉相应的繁琐挥的电池工艺肯，致且使净单晶硅电池孙成本居高不授下，困此要藏大规模推ｆ份／阳能电武池靠单丛－￣＇陆晶硅是不可子能做到的。蜡润近笛年来，多晶钥硅薄膜电池恨由于成本煌较低，且前转变效率也缴较高虏（５１飘而得到了订迅速发展警。目前制备江多晶硅薄膜昨多栗用快挂１嗓—丘８强速泼热化学气幸相沉积（对丁Ｖ筑）和等离子后体增强化诚学气相沉赞积Ｒ罢ＣＤ（痛ＥＶ）碎ＰＣＤ猜工艺迷化学气相沉寇积主要是以烂三氯氢硅所（ｉＣ横，四Ｓ唤ＨＩ】命氯剑化硅（紧Ｉ１或贼硅烷（ｉ绸等为原幼料，在真空夜石英管反应勉室Ｓ伯Ｃ）出Ｓｌ）复内沉稠而苹成薄膜伶厚度可得照到精确控轰制，衬底材代料一般选用宾贴度她在０５碌．电子伏特恼的半导体才惠有较高的光病电转换效也率，因真．兼—捎１５此硅帆砷化镓络等是理想的招电池材料碌而锑化镉傲由于镉是有痕毒元勿紊著，其应用受象到一定限制驱。再从原航料资源、馋生产工艺和械性能稳储Ｓ季ｓ０Ｓ窝等。近些唱年来一种削以冶金级硅抛粉制作的颗返粒１唐１皿１冈拉硅摊带为衬底的玩多晶硅薄球膜电池苍引人注目，欺这为发展低寨价长寿包电池找到庭了一条新客路子。制狮备多晶硅命薄膜电池的组关键就是再害结阶定薄性等方面综落台考虑，硅世是最台适最狼理想的太那阳能电凉池材料，停彩这争也是为什么嫩太阳能电池萌主要硅材贴料为主训原因太共阳能光储电利用是近料些年发展最粗快，最具活漂力的研究领包域。从太阳膀能的特补点和使用方培便性而言，湖太阳能电越池的出现反和发展是标海志人类责用亦太阳能达到庸的～个新的久发展阶段。俘众所周知，浊在地球表面掠疏晶唇工艺，现在援几乎所有制旧备单晶硅高冻效电池的挨技术部用于扁制备滴多忧晶硅薄膜通电池的工艺久上多晶铸硅薄膜电池湖将最终取代崖单晶硅淹电池，而作枪为市场葬的主导产品歪。勒现待在非晶硅竹电池研究也积取得了防突破性进展手。美国联合祥太阳屯能日系统公司朱以不锈钢板扇作衬底，采沙用单层，双火层、三层本痰征非蓬维腊普资讯h虎ttp:/惧/委cqvip浮迈Ａ功ｖｎ可ｅＭａ扶ｅｉ塘ｌｎｕ通ｔｙａ裳０卖／Ｏｊ杠ｄａ撑ｃｄｔ吗ｌｓｄ若ｓｒ诸￣Ｉ薄ｆ２计０潜户ｄ圈ｔｒａ陆ｓｏｌ徒ｕｍｏ晶ｆＡｄｖ绕ａｎ浑ｃｅＭ蛾ａｅｉ肥ｌＩ搁ｄｓｒ居ｎｕ敲ｔｉＦｏ矛ｒ摄悟—斗研———饺昌僻硅薄膜结篇构，使非熊晶硅电池短转换效率达造到９１在陡—柏蕊，估计盈不久将小会达到１％忘目标。活可以预巧见，由于更乘低的生产成慰本和较高参５的疮的代转换效率，是非晶硅电丹池也将是太膜阳能电池的焦主要发展产针品之，胆反献向时，则产仿生与上述相赔反的过程烈，即电子役和离子从着剥色的电闲致变色层内顶抽出而使件其退色换与电致变色袜系统相比涂，气致变色他系统具有结罩构简单和调蝶光范围喘宽（＿够５的特点两。氧化钨薄进膜也是性能宫优良的气渗致变色画５７神材描料。气致螺变色系统主鞋要由双层炉薄膜构成招，即在平膀板玻璃上贡先沉积氧宜化钨，然后烛沉淀一层催框化剂层，龙催化剂层与枯另一平板主玻璃保持朝一定间隙。丈着色时充含女有微量氢碎气的惰性气罩体即可，多退色则更充氧气或空强气就可实现啦。变色原理雷是基于氧化泼还原反应贸和合氧化钨的恳变价特性挎。皱有钞很好的市场须发展前景五。错硒铟铜多晶砖薄膜电池发的效率稳绵定在１宪砩左右，其渴成本较硅轨材浪料电池都料低，并且易廉于规模生秃产硒铟铜石电池由很榜薄的四层该材料构成岭，其中每一抗层都只有纸释张厚度白欢１２。沈在太阳光照脏射勺屑／０军下衡，由中间两纠层发电，宗上下两层将毅电导出。攻几百平方米扔面积的浑这种电池市重量只有５步左右但虾这种电池亮所用材料并由于硒、国铟０辽都翅是比较稀虎有的元素带，因此这类帆电池发展宇将受到一定苹限制不边管是硅材料斗电池，还哄是硒铟铜电甚池，由于煌制备ＴＥ￣错资源流；ｎ问题捏成本柯健能降得很低雅最近受到随国内外科学浑家高度重视瘦的纳米贩昌二氧化钛村右∞榆化学能电母池显示了逗更好的发展翁前景这仇种新型生电池以纳米叼多孔二氧化士钛为半导体久电极、蹦疤睦渡金属太以及０靠等有扪化颠台物作染料森，并选用申适当的氧化句一ｓ还慌原电解质冰。其光桂电转换效乌率也达到１俊嘴以上，涌制备威本仅躁为硅太阳能队电池的１晌／５阀１１厌’严寿命能达到肢２年以上汇。这类太阳沾能化学能电束池的研制和左＿／０绝０开发匠，必将对人浇类太阳能利吨用起巨大厅的促进作用胜从太阳桶能电池的讨发展历史来镜看，材料写研究起决意定性的作慢用，每秃一新材料甩的出现，都密给太阳能乡电池及太光阳能光唐电利用带卧来一次晃变革。随着阻新材料，新衰工艺的不断魔出现，太烟阳能电池滑的效率流及稳定性等昼将会得到进棉一步提高项最崖近穗国夫醒和费太阳能车系统研究所炼研制气致变绘色系统有突健破性进团展，所推出阻的样品为带闸有两个变色伤单元的房门忧，每个变枕色单元迟的面积为助８０ｘ抓００，储其变色退色艰过程在几掌秒钟之内嗓０］省０￣融即完成，咽并且在变色反３。欢后当性能仍保持贪稳定，其样瓜品在９年毁００进７乏德传国汉诺威博寺览会上倍受咬注目估狱计不久这一袍变色系统将封不断恐成益熟，不版断完善。括扰电比致变色，气测致变色这类喜太阳能调控可变色材料具皮有很好的搬研究前浊景和广阔的皂应用范围双，如可用于锈交通工具的守门窗，建筑讲物的门伤窗以及作为稍显示器件等傻。至今为禾此，这类材煎料变色机豆理和制仍备工艺还有润待进一步研叉究，特别是泻变色系统有排待于进一仪步膛简蒜化、优化，导相信不久允的将来票，这类材料趟将很快进＾冶实用化阶哭段章，使人们臭利用太阳能纳的形式株向智能化发部展。晴５贱结束语群陡４臭太阳光调北控变色悠以倦上就与太阳威能材料的发衫展状况进行窑了撬述。玉总的来看，糖太阳令光调控变色感材料，如颜电致变色和圈气致变色材腥料也是太炸阳能材料泊家族的重要郊成员这央类材料的出虽现，标致人雹类利用太肉阳能的拴水平的进泼一步提高包电致变色餐材料在国舟外已有很长旬的研究历史狡。在近些年批，由于吃真空技术和判薄膜工艺技扣术的进步，博电致变色芝材料也成怪了太阳甜能材料的穗—植个研究热点姿。现已清猪楚，许多金坚属氧化物都秀是优良胁的电浇致变色材料晶，如氧化钨典、氧化镍、哄氧化钼等，辫但性能最好旧的当属永氧化钨挥目前氧化钨趣薄膜的制备治工艺主要熟有真空蒸肤发，涉磺控溅射和稼湿化学法等晚电致变炎色材料可用激于建筑物太因阳光调蹲太阳能利押用的和水平，最终拿取决于太阳宾能材料的发拦展水平。新灯材料置、新工艺的钱出现可进度一步提高人屡类利用太巨阳能的水解平。象渡太阳能电浓池和太阳能句调控材料版和系统，正锄在和即将质形成一个吗大规模拖的高科技产剑业从科学测和经济发展度来看，这部嘉是具有重大森意义的用ａ欧美有百纽万屋顶发电启计划并在制拖定太空发叙电战略，我颂尿国窄正在西部地宋区实施阳光阵发电工程每。如能利用励太阳能电男池发展爸太蝴阳能电动贝汽车，不仅嘴能节省大量企矿物燃料，真而且能从根浅本上改灭善环境污染篇状况。从发狱展经济、提册高产品档隶次和开发新宇产品来陵看，太阳能新材料及相应巡技术产品也伪是有广阔发金展前景的虎。象太眼阳能电视谋，冰箱及蛋太阳能加工回技术，都舟具有广阔的宅市场，将利给我国经喉济带来活力宗和新的经济阁增长点。米太阳能利莲用日益与贫建筑结帮合在一起，员建筑材料也佳有向功能汉化发展的撕趋势而太寺阳能利梳用就是一个贫重要的结台努对象筝如能结台太素阳能利用特数点，可盼控贝变色材料，京透光调节范窗围１＿０梨这对于夏季玉防止室内邪热Ｏ丽５木‰企过青和瓦降低室内空晌调电能消劝耗具有重要锐作用，是淘一种很好百的光能调扔控沟节能材料义。但电以致变色系副统的结构比运较复杂，一着般需要五踢层聪薄负膜结构，即道分别在两平役板玻璃内窝表面积透明可导电层电极聪．在每及一电极上议沉积氧化授钨变色系．渗置于膜层中识间的为离子女导体膜鼓或电解液垦。电致变黑色的工作原门理为，在外丢加电压的搭作用下，通僻过透明蕉导电层提供朱的电子和存库贮在一边的六电致变色层选的并经离饥子导体层时以快离子圣方式传输的捧正离子共格同注＾另佩—论边的电致变西色层，坝并使其发生叨氧化还原的坟电化学反应久而着色。当挪旄压电压坊厉开榨发更多的裳新产品。象畏电致变终色，气致变娃色材料就是士值得开发私调的趴高科技新型萝建材产品拴通过利用湾这些太阳能收建材，使人材们将建展筑物与太阳巡能利用得到贯完善的结台功。国外已建改有多种太阳拘能住宅示，我们只要嫌从中吸取相话关技术推广乒应用．就邮可很好地造摇福劫于何人类和大肌自然。舟萍1级本文由su宁np_ls抖j贡献夏d氏oc文档可份能在WAP棒端浏览体验狸不佳。建议锯您优先选择浓TXT，或偏下载源文件扰到本机查看箱。滋太保阳能材料的割研究和发展凡引言随忽着人类社会指的不断发展透，人与自然到的矛盾也愈舌来愈突出。弟目前全世界冬范围面临场的最为突出促的问题是环猪境与能源，茧即环境恶化寨和能源短缺肯。这个问题悼当然要通过刚各国政府溪采取正确的兵对策来处理镰，发展新材耐料及相应的扁技术．将是跨解决这一问建题最为有煌效的方法。霜事实上近年粉来人们对太羊阳能材料的啄研制和利用酱，已显示了世积极有效智的作用。这括一新型功能虎材料的发展汇，既可解决和人类面临的材能源短缺，两又不造成冠环境污染。蜘尽管太阳能莫材料的成本布还较高和性吓能还有待进岁一步提高，企但随着材元料科学的不金断进步，太恩阳能材料愈包来愈显示了踪诱人的发展测前景。可以饼预见，在下价个世纪，应太阳能材料骗将扮演更为凳重要的角色所。就象半导息体等功能材掩料的发展带伐来电信和删计算机产业康的兴起和发固展一样，呆太阳能材料饮及相关技术课也将带来太寄阳能器件渣的产业化的客发展，使带人类在环境啄保护和能源授利用两方面定的和谐达到话更加完善的角境界。责大阳能是人钩类取之不尽秃，用之不竭介的可再生能莫源，也是清吓洁能源，不磁产生任何的酷环境污染正。为了充分死有效地利用奋太阳能，人胃们发展了多孙种太阳能材灯料。按性能兼和用途大御体上可分为漏光热转换材弊料，光电转稻换材料，光卖化学能转换填材料和光能胁调控变色恋材料等。由河此而形成太扯阳能光热利恩用，光电利迷用，光化学阀能利用和太刃阳能光能专调控等相应剥技术。从目蓄前世界范围病内经济发展趴状况来看，贝太阳能材料础及相应利妈用技术是发绞展最快和最哨有发展前景扛的高科技产笋业之一。随哥着科学技术渗的不断进蛾步，将不断排地出现更为锣经济，性能昆更好的新型咐太阳能材料扑。本文主要临综述和评估馅近年来国味内外太阳能言材料的发展尺状况，主要惭涉及光热转肯换，光电转目换及变色材查料的最新铁研究动态和闭发展前景，近并对国内发济展大阳能材剑料及相应技筒术，提出一已些看法。太2太阳昂能光热转换除我们知道扁，太阳主要梨以电磁辐射快的形式给地剥球带来光与系热。太阳辐医射波长主要闸分布在哨0．25-盖2.5梨μ楼m范围内舒。从光热效棚应来讲，太紫阳光谱中的巴红外波段直美接产生热愧。由此可控见，太阳光催谱的波长分壤布范围基本历上与热辐射荷不重叠。因妙此要实现最牲佳的太阳李能热转换，蛾所采用的材畅料必须满足子以下两个条字件：钢①套在太阳光谱神内吸收光线常程度高，至即有尽量肉高的吸收率扬a；攀②载在热辐射波仇长范围内有自尽可能低的火辐射损失，葛即有尽可裹能低的发射肤率聪ε窗。一般来说以，对同一波臭长而言，材除料的吸收率梳和发射率忌有同样的数铅值，即吸收损率高则相应予的发射率也菠高。但吸收桶率a与割反射率判Υ步及透射拣率t满券足如下关系故：a＋径Υ展＋t=l。务对于不透明筑材料由于案t=0,则强a＋怜Υ乘=1。而抗对于黑色物此体来说，初Υ≈歪0,则a尺≈假l。根据以亩上讨论，可吓知最有效的期太阳能光热冒转换材料孙是在太阳光隆谱范围内，省即赶λ伐＜2．5菊μ忠m，有a制≈瞧1（即素Υ≈章0）；而在抄崖λ构＞2航μ民m，即热辐俗射波长范围违内，有洁ε≈鸽0(即现Υ≈私l或a舍≈无0）。一般余将具备这一歪特性的涂局层材料称为腐选择性吸收姑材料。如不捧完全满足以伴上条件，如挽在热辐射波侮长范围内樱。浪ε太有较大的珠值，则尽管罪在太阳光谱错a胶≈津1，仍有很凝大的热辐射兰损失。这最类材料通常恋称为非选择钟性涂层材料恩。所有选桌择性吸收涂店层的构造基罚本上分为两券个部份：室红外反射底偏层（铜、铝迎等高红外反孤射比金属）摸和太阳光谱惠吸收层（金内属化合物巷或金属复合仁材料)。吸抵收涂层在太慈阳光波峰值欧波长（0.付5呢μ委m）附近产雀生强烈的玩吸收，在红端外波段则自井由透过，并柴借助于底层溜的高红外反惕射特性构成岗选择性涂霸层。实际上剪利用的选择永性涂层材料舟，多是将超孔细金属颗粒第分散在金属鬼氧化物的基舰体上形成尊黑色吸收涂搅层。这通博常采用电化舱学，真空播蒸发和磁控戏溅射等工艺近来实现。搅在催太阳能热水钱器上得到广帮泛应用的太立阳能吸热涂妨层主要有：棍磁控溅射涂位层，选择馅性阳极氧化内涂层等。从假使用和经济索角度考虑，巨对光热转换想材料的基本便要求，除了娇吸热性能奏外，还要求河使用寿命要斜长，生产成危本要低等。因我国从8疤0年代开无始加快了缎在太阳能吸贼热材料方面拣在研究，象轨清华大学，鬼北京太阳能廊研究所等单恨位先后研纯制出一系列格优良的选择非性涂层材料矛。所研制晴的黑钴选择疗性吸收涂层炼具有良好的废光谱选择说性，适合应舍用在工作温贺度较高的真趣空集热管上录。研制成功庄的用于全玻扛璃真空管僻上铝-氮/鉴铝太阳光谱观选择性吸收坚涂层也具有茫很好的性能却参数。近重来国内外在惠制备工艺典上主要利用维电化学和磁匪控溅射方法全，所研制夺的选择性吸温收涂层材料烟向多层化探，梯度化发事展。如倍受违重视的氮化朱铝选择性吸批收涂层是新遍一代有吸热陡涂层的代滨表。从目前打已达到的水竟平来看，光乞热转换材料宴的性能还可溜进一步提高狭，这不仅洪需要人们不墙断探索新的禾材料体系和安制备工艺，擦还可在涂挎层的玻璃盖潜板表面上做馋文章。裤如德国某研凳究所，利菠用全息照相帝技术，在妹平板盖板表溜面上进行纳叉米结构处理幕，以增加子太阳光透射浑率，减少太孔阳能的反射革损失，从而腹使太阳能的生热利用效率塘得到了进狮一步提高。牧从技术与经宁济的观点来炎看，最简单割也最实际的尤途径就是把史太阳能转底换成热能加酸以利用。卫事实上太阳批能光热转换伸是目前世界棒范围内太阳妹能利用的一并种最普及弱最主要的形酱式。我国已鸟成为世界上耻生产太阳能姓热水器最多巧的国家，同请时也是世晋界上最大的撑太阳能热水瞎器市场。可剪以预见，太令阳能热水器御将是不可取沫代的太阳荷能利用形式酷。与国内其斜它省区相比雅，尽管广东萄地区有着丰将富的太阳能侧资源，但涌太阳能热水茄器的利用和功普及还有相炉当的差距。龟就环保这一勺点来考虑，畅在广东省半大力推广太侦阳能热水器塘利用就大有绪必要。这除霉了政府应推愤出相应政策谱外，对热水疲器本身也牧是提出了更透高的要求，蜂特别是光热退转换材料的支性能更需进兽一步发展提维高，以使商太阳能热水嫁器的性能，驼寿命和使用果效果更能得沾到人们普遍系认可3扛太阳能光电哥转换太阳矛能光电转换突主要是以半金导体材料为井基础，利用透光照产生电洞子-空穴对鸦，在PN访结上可以忍产生光电流笔和光电压的勒现象（光伏抵效应），从唱而实现太阳菊能光电转换烛的目的。逆通常所用的色半导体材料税为硅、锗和塘Ill－毛V化合物纸等。一般对嫁太阳能电池更材料有如塑下一些要求夜：要充分利角用太阳能辐碍射，即半导染体材料的禁紧带不能太宽耻，否则太舱阳能辐射利分用率大低；降有较高的光史电转换效率退；材料本身泳对环境不造咱成污染；亡材料便于工密业化生产且便材料性能稳河定。能达到箩这几条要求惑的主要有锗棵、硅、砷蜡化镓、硫化死铜，锑化镉冈等。特别象恩锗、硅、砷挡化镓等的禁比带宽度相当遮于近红外比线的光子，抵对这样的半祝导体，太阳恳光谱的大部袜份，包括各醉种可见光都槐可以用来产日生电子-刮空穴对。尤但考虑到只暖有禁带宽度扛在0.5瓜－1.5放电子伏特的积半导体才有咸较高的光渐电转换效率社，因此硅、仔砷化镓等是绕理想的电池讯材料。而锑谢化镉由于镉衣是有毒元桃素，其应用懒受到一定限捐制。再从原忙料资源、生绩产工艺和性艰能稳定性等站方面综合韵考虑，硅是泡最合适最理悠想的太阳能展电池材料，云这也是为什宽么太阳能电催池主要以硅童材料为主屡的原因。太侵阳能光电利仇用是近些年老发展最快，监最具活力的难研究领域。翼从太阳能静的特点和使咐用方便性而薪言，太阳推能电池的出匪现和发展是桑标志人类利保用太阳能魂达到的一个惕新的发展阶罢段。众所周户知，在地球避表面太阳能绍的能量密度俭低（l0狡00w/m药2）而且群不稳定不连传续。，颜用太阳能电眼池及相应储酬存技术可大友面积采集、荡储存大阳佳能，以适应诉于人们工作尤和日常生活录需要。目前暑大阳能电池凳，占主导市纵场的是单梨晶硅电池。滥估计不久的伙将来．多晶叉硅薄膜电池响和非晶硅薄叼膜电池会逐部步占领市袜场，并有可根能最终取代铃单晶硅的主鸭导地位。近卵年来，随着梁材料科学的地发展，不店断有新材料踩、新工艺出榴现。象硒铟吩锢电池成本效低．性能稳挣定也是具有虏很好发展察前剃景的。此外何作为近年来后太阳能电池灵发展的最新够成果，纳米喘晶太阳化学知能电池更佛展现了太阳智能电池的一纲个新的发展绵方向。对太尝阳能电池的墙发展进程简毫单地回顾，路可让我们诵进一步了解寇材料科学对滤太阳能利用滥的至关重要狗的作用，涨并对材料研患究提出更锁高的要求。醒开发太阳能迁电池必须面谦临的问题，谎就是降低生侵产成本和提石高光电转仇换效率。烘高性能单晶预硅电池是建责立在高质量啊单晶硅材料避和相关的成注熟的加工处练理工艺基办础上的。目歼前国内外生断产单晶硅主恶要采用提拉碑法和区治两方种工艺。通愧过现代先锈进的电池工收艺，开发浇的单晶硅电益池可分为干就面单晶硅高跪效电池和刻导槽埋栅电麻极单晶硅电逃池。为了达捕到高效率的扁目的，在平饶面单晶硅中谁采用表面积桌构化，用典光刻展过工糊艺制成倒金窃字塔结构（聪表面开口尺协寸为10楚X10吸μ起m）再进行谅发射区钝赵化和分区掺径杂处理。所睁达到的光电孟转换效率可撤达到20皱％左右。对沾刻槽埋栅电黎极单晶硅羽电池，则利块用单晶硅的冒各向异性，赶通过化学腐蚀蚀方法在电税池表面形成译大小不同草的金字塔锥纤体，再加谨上刻槽埋栅遇电极等措施男，也可将擦转换效手提今高到20帜％左右。皮现在单昌硅摇的电池工艺乞已近成熟，睡提高转换效吸率主要是靠突单晶硅表面甘微结构处亩理和分区掺纽杂工艺。近欣期国外有关圈单位又通过厕表面纳米构撕造减反射处库理，使单申晶硅电池转饥换效率已达剃到23％密左右。总的姥来看单晶硅础电池效率有跟可能还会提棋高到接近茫25％左制右。但由于割单晶硅生产菜工艺复杂及牲相应的繁琐如的电池工艺毕，致使单歪晶硅电池成聪本居高不下金。因此要惑大规模推广拉太阳能电池壁靠单晶硅是剑不可能做月到的。近年伙来，多晶硅伤薄膜电池由饺于成本较低赏．且转变效立率也较高（秃15－18元％）而得锡到了迅速发酒展。目前制糟备多品硅薄翠膜多采用快炎速热化学气介相沉积（R体TCVD）孙和等离子钓体增强化学港气相沉积（基PECVD册）工艺。化岩学气相沉积认主要是以三贝氯氢硅（纳SiHCl尺3）、四氯楚化硅（Si彼Cl4）或振硅烷(Si郑H4)等为逐原料，在真壤空石英管反竭应室内沉坊积而成。薄峡膜厚度可得吓到精确控制雁，衬底材料蔬一般选用愿si、Si屈O2及素Si3N4嗓等。近些筋年来，一种刷以冶金级硅照粉制作的颗干粒硅带为衬垦底的多晶硅双薄膜电池引疫人注目，牙这为发展低非价、长寿电蹄池找到了一植条新路子。伸制备多晶硅级薄膜电池的翼关键就是寻再结晶工艺飘，现在几出乎所有制备贯单晶硅高效抓电池的技术谁都用于制备夸多晶硅薄愧膜电池的工附艺上。多晶前硅薄膜电池燥将最终取代牲单晶硅电池残，而作为市艳场的主导产忧品。现在祝非晶硅电池卧研究也取得透了突破性进增展。美国联张合大阳能系贤统公司以不呜锈钢板作螺衬底，采用详单层、双层适、三层本征目非晶硅薄膜公结构，使非眯晶硅电池转连换效率达煤到9－1阁3％，估计舞不久将会达铲到15％樱的目标。可患以预见，由归于更低的生俩产成本和伯较高的转换升效率，非晶饼硅电池也将决是太阳能电合池的主要发陪展产品之一槐，有很好录的市场发展仆前景。硒师铟铜多晶薄盏膜电池的效盗率稳定在辱15％左右睡，其成本较妨硅材料电池灯都低，并且歌易于大规翠模生产。硒塞铟铜电地由牙很薄的四层铃材料构成，检其中每一层秀都只有纸张羊厚度的表1/20。巾在太阳光照磨射下，由中鱼间两层发电泽，上下两层洞将电导出。铁几百平方厌米面积的这五种电池重量达只有50找kg左右裳。但这种电存池所用材料抛由于硒、铟社都是比较竹稀有的元素习，因此这类尤电池发展将兴受到一定限析制。不管是杠硅材料电池井，还是硒足铟铟电池，路由于制备工聚艺和资源问构题，成本不呀可能降得很结低。最近受裕到国内外科汉学家高度饿重视的纳米哑晶二氧化钛稻（TiO2烧）化学能电闹池，显示了面更好的发展羡前景。这锤种新型电池带以纳米多孔芦二氧化钛为虹半导体电极跑、以过渡随金属Ru溉以及O惭s等有机投化合物作阀染料，并选伪用适当的氧侵化-还原电淡解质。其光夸电转换效率呈也达到1众0％以上赤，制备成本湖仅为硅太阳敏能电池的尝1/5-l短/l0，寿犹命能达到槐20年以维上。这类太另阳能化学馒能电池的研椅制和开发，醒必将对人类箭太阳能利用贞起巨大的促涨进作用。从乳太阳能电践池的发展历滚史来看，材丢料研究起决龟定性的作用易，每一新材险料的出现，示都给太阳率能电池及太袋阳能光电利培用带来一次污变革。随着她新材料，新川工艺的不断瓶出现，太周阳叔能电池的效讯率及稳定性降等将会得到锅进一步提高事。4太锄阳光调控变控色太阳光杯调控变色材援料，如电锐致变色和气学致变色材料碰也是太阳能退材料家族的漂重要成员烟。这类材料捧的出现，标情致人类利用亮太阳能的水液平的进一步乏提高。电辞致变色材料厚在国外已有打很长的研究志历史。在近伐些年，由于浓真空技术和蚊薄膜工艺吵技术的进步煎，电致变色绵材料也成了厨大阳能材料汽的一个研究像热点。现已图清楚，许多扒金属氧化蚕物都是优良掀的电致变色扰材料，如