常見的薄膜太陽能電池組件的制備流程介紹
薄膜太陽能電池是緩解能源危機的新型光伏器件,第一代太陽能電池是單晶和多晶硅電池,第二代太陽能電池采用了吸光系數(shù)大的材料,電池厚度不用太厚也足夠吸收太陽光,因此稱為薄膜太陽能電池。
根據(jù)吸光材料的不同,常見的薄膜太陽能電池分類有:碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)、染料敏化(DSSC)和有機聚合物(OPV)太陽能電池等。各個種類的電池目前還在研究降低成本的制備工藝,因此每類電池的制備方法也不是唯一的,下面選擇一些有組件生產(chǎn)的技術(shù)做介紹:
1、碲化鎘(CdTe)太陽能電池
碲化鎘太陽能電池的生產(chǎn):從玻璃開始,SnO2CdSnO4是透明導(dǎo)電層(TCO)用濺射方法制備;CdS是緩沖層用化學(xué)浴沉積(CBD);主要部分CdTe吸光層用近空間升華(close spaced sublimaTIon-CSS)方法沉積的,也就是加熱升華然后沉積到基板上;最后的碳電極是刷上去的。此外電池還需要經(jīng)過一些熱處理。
2、銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池
采用銅銦鎵硒太陽能電池技術(shù):從玻璃開始,Mo是磁控濺射的;CIGS是吸光層有幾種制備工藝,常見的有a)共蒸發(fā)法(co-evaporaTIon)就是把幾種元素Cu、In、Ga、Se蒸發(fā)到基板上,德國公司和NREL用這種方法較多,b)油墨法,利用化學(xué)法制備CIGS的納米晶然后分散在溶劑里像油墨一樣印刷在基板上,美國的Nano Solar用的就是這個技術(shù),c)金屬硒化法,將銅銦鎵金屬濺射或電鍍成金屬膜,然后和Se蒸汽或H2Se反應(yīng),Honda soltec和昭和石油使用的是這一方法;接下來的CdS也是化學(xué)浴沉積(CBD);ZnO和Ag都可以用濺射的方法制備。
3、染料敏化太陽能電池(DSSC)
這種電池在實驗室研究的很多,但由于穩(wěn)定性和封裝的問題組件生產(chǎn)的還不是很多,因為生產(chǎn)組件還比較少,具體的制備流程就不介紹了。
4、有機聚合物太陽能電池(OPV)
聚合物太陽能電池也是實驗室研究的多,商業(yè)組件比較少的一類薄膜太陽能電池,有機太陽電池也有正向和反向(inverted)兩種結(jié)構(gòu),上圖就是反向的,這里面的每一層都可以用溶液印刷的方法來做,因此OPV是制備技術(shù)成本較低的,只需要像印刷報紙一樣卷對卷(roll to roll)印刷就可以了。但是由于OPV效率較低,材料的穩(wěn)定性差,封裝材料昂貴,暫時還沒有獲得太大的市場份額。
薄膜太陽能電池可以使用在價格低廉的陶瓷、石墨、金屬片等不同材料當(dāng)基板來制造,形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度僅需數(shù)μm,。薄膜電池太陽電池除了平面之外,也因為具有可撓性可以制作成非平面構(gòu)造其應(yīng)用范圍大,可與建筑物結(jié)合或是變成建筑體的一部份,應(yīng)用非常廣泛。
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