太阳能电池的分类及发展现状

1、太阳能电池片的分类和发展现状、高等院校化学四组、CONTENTS、太阳能电池片的定义、太阳能电池片是通过光电效应或光化学效应将光能直接转换成电能的装置。 光照时，瞬间输出电压和电流。 物理学上称为太阳能光伏发电(Photovoltaic，photo光线，voltaics电力，简称PV )，简称太阳能光伏发电。 以在光电效应工作的薄膜太阳能电池片为主流，在光化学效果工作的湿式太阳能电池片尚处于萌芽阶段。 二太阳能电池片的分类、太阳能电池片根据所使用的材料不同，太阳能电池片可分为1硅太阳能电池片2多价化合物薄膜太阳能电池片3聚合物多层修饰电极型太阳能电池片4纳米晶太阳能电池片5有机太阳能电池。 1

2、、硅太阳能电池片、硅太阳能电池片分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池片和非晶氧化硅薄膜太阳能电池片三大类。 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最成熟。 实验室最高转换效率为24.7%，规模生产效率为15%。 在大规模的应用和工业生产中仍然占主导地位，但由于单晶硅的成本高，难以大幅度降低其成本，为了节约硅材料，作为单晶硅太阳能电池的替代产品发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜。 多晶硅薄膜太阳能电池片成本低，比非晶硅薄膜电池效率高，其实验室最高转换效率为18%，工业规模生产转换效率为10%。 因此，多晶硅薄膜电池不久将在太阳能电池片市场占主导地位。 非晶氧化硅薄膜太阳能电池片重量轻，转换效率高，

3、容易大规模生产，有很大潜力。 但是，其材料的光电效率衰退效果影响，稳定性不高，直接影响其实用。 2多价化合物薄膜太阳能电池片、多晶薄膜电池硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池比非晶硅薄膜太阳能电池片效率高、成本比单晶硅电池低、也容易进行大规模生产，但镉具有剧毒并会对环境造成严重污染，故不是最适合晶体硅太阳能电池的替代品。 砷化镓(GaAs )- v化合物电池转换效率可达百分之2.8，GaAs化合物材料具有非常理想的光乐队隙和高吸收效率，放射性射线耐受力强，对热不敏感，适用于高效率单结晶电池的制备。 但是，由于GaAs材料的价格不高，GaAs电池的普及受到很大限制。 铜铟硒薄膜电池(CIS )适用于光电转

4、换，无光衰减问题，转换效率与多晶硅相同。 具有价格低廉、性能良好、工艺简单等优点，是今后发展太阳能电池片的重要方向。 唯一的问题是材料的来源，铟和硒是比较稀有的元素体，这种电池的发展必然受到限制。 3聚合物多层修饰电极型太阳能电池片，在太阳能电池片中使用聚合物代替无机材料，是刚刚开始的太阳能电池片的研究方向。 其原理是，利用不同的氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势，在导电材料(电极)表面进行多层复合，一个电极的内层被还原电位低的聚合物修饰，外层聚合物的还原电位高，电子转移方向只能从内层向外层移动的另一个电极的修饰相反，一个电极上的2种聚合物的还原电位在含有光敏剂的电解波中加入两个修饰电极的话。

5、 光敏剂吸收光而产生的电子向还原电位低的电极移动，在还原电位低的电极蓄积的电子无法向外层聚合物移动，只能通过外部电路通过还原电位高的电极返回电解液，因此在外部电路中产生光电流。有机材料具有柔软性高、制作方便、材料来源广、成本低等优点，对大量利用太阳能、提供廉价电能具有重要意义。 但是，用有机材料制造太阳能电池片的研究才刚刚开始，寿命和电池效率都不能与无机材料，特别是硅电池相比。 4纳米晶太阳能电池片、纳米结晶化学太阳能电池片(简称电池)用一种禁带半导体材料修饰，组装在另一种大禁带半导体材料上，窄禁带半导体材料采用过渡金属及等有机化合物敏化色素，大禁带半导体材料用纳米多晶制造电极。 另外，电池选

6、择适当的氧化一还原电解质。 纳米晶的工作原理：色素分子吸收太阳光能转变为激发态，激发态不稳定，电子立即注入相邻的传导带，色素丢失的电子立即由电解质补偿，进入传导带的电子最终进入导电膜，通过外部电路产生光电流。 纳米晶太阳能电池片的优点是成本低廉、工艺简单、性能稳定。 其光电效率以上稳定，制作成本仅为多晶硅太阳能电池。 寿命达到一年以上。 但是，这样的电池的研究和开发才刚刚开始，预计不久将进入市场。 5有机太阳能电池、有机太阳能电池以光敏有机物为半导体材料，在光生伏特效应上产生电压形成电流。 主要感光有机材料均具有共轭结构，导电性。 例如酞菁染料化合物、卟啉、花青等。 根据半导体材料的不同，有机

7、太阳能电池分为单体结构、P-N异质结构、色素敏化纳米晶结构。 根据调查数据，有机太阳能电池的平均费用是硅太阳能电池片的10%-20%； 但是，现在市场上有机太阳能电池的光电转化效率最高也只有10%。 这是制约全面普及的主要问题。 因此，如何提高光电转换率是今后需要解决的重要问题。 三太阳能电池片的发展现状是，有日子、世界各国经济得到大力发展，各行业的生产过剩消耗大量的能源，如果以这种趋势继续发展，今后5.0年，能源危机将影响人类的生活，是阻碍社会进步的第一个问题。 目前，在不同国家、地区、种类的所有能源中，可使用的化石能源占90%以上，如果现在世界各国的能源消费状态在2.1世纪中期发展，可使用

8、的能源储备、化石能源的比例将减少接近50%，此后的能源需求一定是可再生能源根据这一趋势，预计到2100年，人类使用的能源中，可再生资源将占30%以上。 开发、使用的可再生能源主要有地热能源、生质能、风能、太阳能、潮汐能源氢能源等。 其中，太阳能所蕴藏的能量是其他可再生资源能量总和的数千倍。 由此可见，太阳能具有巨大的发展空间、良好的市场前景，而太阳能电池片以其能源一盏茶、可再生、环保为特点，研发、应用后，以30%的年生长率在世界各国、国际市场得到普及，到2011年，太阳能电池片国际市场的年生长率仍然放缓三太阳能电池片的发展现状，以及国际太阳能光伏发电设备容量，将从2.1世纪初的约0.5GW增加

9、到2030年的300GW。 关于可再生资源的研发和使用，我国提出了具体的中长期规划，并将初始目标年度设定为2020年，可再生能源占有量达到15%，太阳能电池片发电容量逐渐扩大到1.8GW。 目前在国际市场上可供选择使用的太阳能电池片很少，主要以多晶硅太阳能电池为主流产品，其中多晶体硅太阳能电池的市场份额很大。但是，中国还没有完善的技术能力和经验，生产制造太阳能电池片用的高纯度硅材料，主要厂家来自美国，德意志，日本，随着市场需求的增大，国际市场的多晶硅原料已经处于不足状态，多晶硅的市场价格急速上涨上海世博会中国馆屋顶太阳能电池片图显示，目前应用太阳能电池片所需发电成本是煤矿发电生产成本的1.0倍

10、以上，基本在5元/kWh到7/kWh之间。 值得注意的是，太阳能电池片项目工程的运营，对投资额的需求很大，有很高的能源消费，一般来说，建设千吨级的工厂需要数十亿的项目工程资金和数十个月的建设周期。 在这样的市场环境中，中国的太阳能电池片产品主要投放海外市场。 四太阳能电池片的发展趋势和总结是，希望推动世界光伏产业快速发展，提高太阳能电池片光电转化效率是降低太阳能组件成本的主要方法，目前高转换效率的太阳能电池片是由高质量的硅片制造成本最高的部分。 因此，在转换效率高的情况下降低基板的成本是特别重要的，这也是今后太阳能电池片的发展必须尽快解决的问题。 世界各国科学技术人员正在积极研究高效硅电池、多波段隙电池、集成电池和薄膜电池，以进一步降低成本。 目前，高效、长寿、低成本已成为太阳能电池片发