薄膜太陽能電池的分類與發(fā)展歷史
在廣泛深入的應(yīng)用研究基礎(chǔ)上,國際上許多國家的CdTe薄膜太陽電池已由實驗室研究階段開始走向規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。1998年美國的CdTe電池產(chǎn)量就為0.2MW,目前,美國高爾登光學(xué)公司 (Golden Photo)在CdTe薄膜電池的生產(chǎn)能力為2MW,日本的CdTe電池產(chǎn)量為2.0MW。德國ANTEC公司將在Rudisleben建成一家年產(chǎn)10MW的CdTe薄膜太陽電池組件生產(chǎn)廠,預(yù)計其生產(chǎn)成本將會低于$1.4/W。該組件不但性能優(yōu)良,而且生產(chǎn)工藝先進(jìn),使得該光伏組件具有完美的外型,能在建筑物上使用,既拓寬了應(yīng)用面,又可取代某些建筑材料而使電池成本進(jìn)一步降低。BP Solar公司計劃在Fairfield生產(chǎn)CdTe薄膜太陽電池。而Solar Cells公司也將進(jìn)一步擴(kuò)大CdTe薄膜太陽電池生產(chǎn)。
CdTe薄膜太陽電池是薄膜太陽電池中發(fā)展較快的一種光伏器件。美國南佛羅里達(dá)大學(xué)于1993年用升華法在1cm2面積上做出效率為15.8 %的太陽電池 ,隨后,日本Matsushita Battery報道了CdTe基電池以CdTe作吸收層,CdS作窗口層的n-CdS/ P - CdTe半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)電池,其典型結(jié)構(gòu)為MgF2/玻璃/ SnO2:F/ n-CdS/ P- dTe/背電極,小面積電池最高轉(zhuǎn)換效率16%,成為當(dāng)時CdTe薄膜太陽能電池的最高紀(jì)錄,近年來,太陽電池的研究方向是高轉(zhuǎn)換效率,低成本和高穩(wěn)定性.因此,以CdTe為代表的薄膜太陽電池倍受關(guān)注,Siemens報道了面積為3600cm2電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到11.1%的水平。美國國家可再生能源實驗室提供了Solar Cells lnc的面積為6879cm2CdTe薄膜太陽電池的測試結(jié)果,轉(zhuǎn)換效率達(dá)到7.7%;Bp Solar的CdTe薄膜太陽電池,面積為4540cm2,效率為8.4%,面積為706cm2的太陽電池,轉(zhuǎn)換效率達(dá)到10.1%;Goldan Photon的CdTe太陽電池,面積為3528cm2,轉(zhuǎn)換效率為7.7%。
碲化鎘薄膜太陽電池的制造成本低,目前,已獲得的最高效率為16%,是應(yīng)用前景最好的新型太陽電池,它已經(jīng)成為美、德、日、意等國研究開發(fā)的主要對象。
我國CdTe薄膜電池的研究工作開始于上世紀(jì)80年代初。內(nèi)蒙古大學(xué)采用蒸發(fā)技術(shù)、北京太陽能研究所采用電沉積技術(shù)(ED)研究和制備CdTe薄膜電池,后者研制的電池效率達(dá)到5.8%。80年代中期至90年代中期,研究工作處于停頓狀態(tài)。90年代后期,四川大學(xué)太陽能材料與器件研究所在馮良桓教授的帶領(lǐng)下在我國開展了碲化鎘薄膜太陽電池的研究,在“九五”期間,承擔(dān)了科技部資助的科技攻關(guān)計劃課題:“Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體多晶薄膜太陽電池的研制”。采用近空間升華技術(shù)研究CdTe薄膜電池,并取得很好的成績。最近電池效率已經(jīng)突破13.38%,進(jìn)入了世界先進(jìn)行列。“十五”期間,CdTe薄膜電池研究被列入國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃“863”重點項目。
經(jīng)過多年幾代科學(xué)工作者的不懈努力,我國正處于實驗室基礎(chǔ)研究到應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展階段,并計劃建立年產(chǎn)量0.5MW的中試生產(chǎn)線。CdTe薄膜太陽電池研究,由原來的只有內(nèi)蒙古大學(xué)、四川大學(xué)、新疆大學(xué)等幾家科研院所進(jìn)行這方面的基礎(chǔ)研究,到今年的四川阿波羅太陽能科技開發(fā)股份有限公司新型薄膜CdTe/CdS太陽能電池核心材料產(chǎn)業(yè)化,為期兩年,將建設(shè)擁有年產(chǎn)碲化鎘50噸的生產(chǎn)線、硫化鎘10噸生產(chǎn)線,使我國在CdTe薄膜太陽電池產(chǎn)業(yè)化將得到長足發(fā)展,向世界領(lǐng)先水平邁進(jìn)。
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