太陽(yáng)能電池的工作原理、工作效率、制造材料及大致構(gòu)造
太陽(yáng)能電池可分為:1、硅太陽(yáng)能電池;2、以無(wú)機(jī)鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池;3、功能高分子材料制備的大陽(yáng)能電池;4、納米晶太陽(yáng)能電池等。
不論以何種材料來(lái)制作電池,對(duì)太陽(yáng)能電池材料一般的要求有:1、半導(dǎo)體材料的禁帶不能太寬;②要有較高的光電轉(zhuǎn)換效率:3、材料本身對(duì)環(huán)境不造成污染;4、材料便于工業(yè)化生產(chǎn)且材料性能穩(wěn)定。
基于以上幾個(gè)方面考慮,硅是最理想的太陽(yáng)能電池材料,這也是太陽(yáng)能電池以硅材料為主的主要原因。但隨著新材料的不斷開(kāi)發(fā)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,以其它村料為基礎(chǔ)的太陽(yáng)能電池也愈來(lái)愈顯示出誘人的前景。本文簡(jiǎn)要地綜述了太陽(yáng)能電池的種類及其研究現(xiàn)狀,并討論了太陽(yáng)能電池的發(fā)展及趨勢(shì)。
1 硅系太陽(yáng)能電池
1.1 單晶硅太陽(yáng)能電池 硅系列太陽(yáng)能電池中,單晶硅大陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高,技術(shù)也最為成熟。高性能單晶硅電池是建立在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)的成熱的加工處理工藝基礎(chǔ)上的,F(xiàn)在單晶硅的電地工藝己近成熟,在電池制作中,一般都采用表面織構(gòu)化、發(fā)射區(qū)鈍化、分區(qū)摻雜等技術(shù),開(kāi)發(fā)的電池主要有平面單晶硅電池和刻槽埋柵電極單晶硅電池。提高轉(zhuǎn)化效率主要是*單晶硅表面微結(jié)構(gòu)處理和分區(qū)摻雜工藝。在此方面,德國(guó)夫朗霍費(fèi)費(fèi)萊堡太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所保持著世界領(lǐng)先水平。該研究所采用光刻照相技術(shù)將電池表面織構(gòu)化,制成倒金字塔結(jié)構(gòu)。并在表面把一13nm。厚的氧化物鈍化層與兩層減反射涂層相結(jié)合.通過(guò)改進(jìn)了的電鍍過(guò)程增加?xùn)艠O的寬度和高度的比率:通過(guò)以上制得的電池轉(zhuǎn)化效率超過(guò)23%,是大值可達(dá)23.3%。Kyocera公司制備的大面積(225cm2)單電晶太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率為19.44%,國(guó)內(nèi)北京太陽(yáng)能研究所也積極進(jìn)行高效晶體硅太陽(yáng)能電池的研究和開(kāi)發(fā),研制的平面高效單晶硅電池(2cm X 2cm)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到19.79%,刻槽埋柵電極晶體硅電池(5cm X 5cm)轉(zhuǎn)換效率達(dá)8.6%。 單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率無(wú)疑是最高的,在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位,但由于受單晶硅材料價(jià)格及相應(yīng)的繁瑣的電池工藝影響,致使單晶硅成本價(jià)格居高不下,要想大幅度降低其成本是非常困難的。為了節(jié)省高質(zhì)量材料,尋找單晶硅電池的替代產(chǎn)品,現(xiàn)在發(fā)展了薄膜太陽(yáng)能電池,其中多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池就是典型代表。
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