超越无极限太阳能电池的发展之路课件

超越无极限

——太阳能电池的发展之路F0802006莫哲童指导老师：王如竹教授超越无极限

——太阳能电池的发展之路F0802006内容大纲1.前言3.太阳能电池的原理4.太阳能电池的发展史5.新型太阳能电池6.铜铟硒薄膜太阳电池内容大纲1.前言3.太阳能电池的原理4.太阳能电池的发展史5

本世纪中叶前能源结构将发生根本性变革能源变革及可再生能源替代化石燃料的必然性本世纪中叶前能源结构能源变革及可广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

太阳能广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势3.太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使人类进入一个节约能源少污染的时代。太阳能的特点1.太阳能非常巨大。2.地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料从根本上说也是远古贮存下来的太阳能。太阳能的特点1.太阳能非常巨大。2.地球上的风能、水能、海洋

这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。

当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。中国光伏产业发展研究报告（2006－2007）2008。4中国光伏产业发展研究报告（2006－2007）2008。4传统硅电池的缺点

①用于完成光电转化的硅光电池成本太高、转化效率低、使用寿命短；

②用于储存电能的蓄电池成本高、使用寿命有限、造成环境污染。

。传统硅电池的缺点美、日和欧等国家，都相继开展了高效硅太阳电池的研究。其中，以发展背表面场（BSF）、背表面反射器（BSR）、双层减反射膜技术为第一代高效硅太阳电池，这种类型的电池典型效率最高可以做到15%左右，目前在轨的许多卫星应用的是这种类型的电池。

美、日和欧等国家，都相继开展了高效硅太阳电池的研究。其中，以到了70年代中期，COMSAT研究所提出了无反射绒面电池（使电池效率进一步提高）。但这种电池的应用仍然受到限制到了70年代中期，COMSAT研究所提出了无反射绒面电池（使80年代中期，为解决这些问题，高效电池的制作引入了电子器件制作的一些工艺手段

倒金子塔绒面

激光刻槽埋栅

选择性发射结特别在解决了诸如采用带通滤波器消除温升效应以后，这类电池的应用成了空间电源的主角。

80年代中期，为解决这些问题，高效电池的制作引入了电子器件制为了进一步降低电池背面复合影响，背面结构则采用背面钝化后开孔形成点接触，即局部背场。到了上世纪90年代中期，空间电源工程人员发现，虽然这种类型电池的初期效率比较高，但电池的末期效率比初期效率下降25%左右，限制了电池的进一步应用，空间电源的成本仍然不能很好地降低。

超越无极限太阳能电池的发展之路课件科学总是在一个接一个难题中发展的

为了改变这种情况，以SHARP为首的研究机构提出了双边结电池结构，这种电池的出现有效地提高了电池的末期效率，并在HES、HES-1卫星上获得了实际应用。

俄罗斯在研究高效硅电池初期就侧重于提高电池的末期效率为主，在结合电池阵研究方面提出了双面电池的构想并获得了成功，真正做到了高效长寿命和低成本。

科学总是在一个接一个难题中发展的

为了改变这种情况，以SHA但非常遗憾的是，由于成本高等一系列原因，硅太阳能电池仍然不能广泛用于发电，更不用说替代如今的常规能源，人们的设想还是需要等待闪但非常遗憾的是，由于成本高等一系列原因，硅太阳能电池仍然不能2001-2007年各类薄膜电池产量的增长情况

所以，新型太阳能电池应运而生，其中薄膜电池最具潜力2001-2007年各类薄膜电池产量的增长情况所以，新型太开发研究廉价、高效、稳定的硒铟铜薄膜太阳电池

研究机构面积【cm2】开路电压【V】转换率【%】小面积单体电池NREL0.410.67417.7UppsajaUniv./PE0.380.64717.6WATSUSHI0.480.65517.6JEC0.40.72914.3电池组件SSB383011.2EPV310030.957.7ShuwaShell5.26.714.1CPE90.69.313.9开发研究廉价、高效、稳定的硒铟铜薄膜太阳电池研究机构面积【

ADVANTAGES（1）成本低（2）先电转换效率高（3）性能稳定（4）抗辐射能力强ADVANTAGES（1）成本低衬底使用玻璃或其它廉价材料，薄膜厚度仅为2-3µm，采用大面积连续化制造成膜工艺，生产量为1．5MWp的成本是晶体硅电池的1/3-1/2，能量偿还时间在一年之内，比晶体硅电池的4~5年大大地缩短了时间衬底使用玻璃或其它廉价材料，薄膜厚度仅为2-3µm，采用大面最近美国国家可再生能源实验室（NREL）研制的C1S电池转换效率为18．8%，已接近多晶硅太阳电池最好水平；西门子公司（SSI）制造的大面积组件（3850cm2）效率为11．2％（输出43．1Wp），是薄膜太阳电池的最高记录最近美国国家可再生能源实验室（NREL）研制的C1S电池转换电池不存在光致衰退问题早已被证实。西门子公司制备的CIS电池组件在NREL室外测试设备上考验7年其原有性能没有任何衰减电池不存在光致衰退问题早已被证实。西门子公司制备的CIS电池美国B0eing公司作过电子、质子等辐照试验，温度交变试验，振动、加速试验等，经过地面考核试验的同类电池装在Lips卫星上在空间运行一年，不但证明抗辐照性能好，而且稳定性也好，很有希望作为下一代空间电源的后选者。美国B0eing公司作过电子、质子等辐照试验，温度交变试验，DISADVANTAGES吸收层C1S薄膜原子及晶格匹配往往依赖于制作过程中对主要半导体工艺参数的有效控制，电池性能对材料结构缺陷过于敏感，致使C1S电池的良品率偏低。并网发电单晶硅,硒铟铜系薄膜,HIT太阳能电池组件方阵DISADVANTAGES吸收层C1S薄膜原子及晶格匹配往往选择磁控溅射法更适合于工业化生产。

选择磁控溅射法更适合于工业化生产。

（1）根据溅射速率和时间的控制，可以比较可靠地调节各元素的化学配比，有利于提高重复性。

（2）薄膜的致密性高，附着力是蒸发膜的数倍。

（3）提高原材料的利用率，不需要沉积薄膜的地方加以屏蔽，减少对真空室的污染。

（4）由于溅射沉积的薄膜均匀度较好，因而有益于制造大面积C1S电池。

（5）溅射靶材可连续使用较长时间，原料不用经常增添，生产效率较高。

（6）大面积磁控溅射成膜技术国内比较成熟，将来成果向工业界转移技术风险小。

（1）根据溅射速率和时间的