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1、8942009年增刊(40)卷3薄膜太阳能电池的研究现状和展望徐轶,朱德贵(西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室,四川成都610031)摘要:介绍了薄膜太阳能电池在光伏产业中的地电功能薄膜,可以有效地解决能源短缺问题,而且无污位,概述了包括非晶硅、多晶硅、CdTe、CIGS、染料敏染,易于大面积推广。本文主要综述非晶硅(a2Si)、多化、有机在内的薄膜太阳能电池的发展状况。通过比晶硅(poly2Si)、CdTe、CIGS、染料敏化和有机薄膜太阳较这几种薄膜太阳能电池各自的特点,指出有待解决电池等的研究进展。的问题,展望薄膜太阳能电池的发展
2、趋势和研究前景。2非晶硅(a2Si)薄膜太阳能电池关键词:薄膜太阳能电池;非晶硅;多晶硅;碲化镉;铜铟镓锡关于a2Si薄膜太阳能电池的研究最早开始于20[1]中图分类号:TM91414文献标识码:A世纪60年代末。1976年第12届IEEEPVSC会议文章编号:100129731(2009)增刊20894205上发表了第一篇关于a2Si薄膜太阳能电池的论文后短短5年,第一代a2Si太阳能电池产品面世,此后a2Si薄1引言膜太阳能电池成为世界各国科研工作的重点。太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,如何提高a2Si薄膜光电转换效率主要取决于
3、太阳生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能。通过能电池组件设计。单结a2Si电池不能完全利用太阳转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能能,因此采用分波段利用太阳能光谱来提高光电转换光发电技术,太阳能电池通常利用半导体器件的光伏效率的叠层结构成为发展趋势。采用叠层结构减薄每效应原理进行光电转换,是太阳能使用的重要形式。个子电池i层的厚度,使每个子电池的内电场增强,增最早提出光伏效应的是法国物理学家Becquerel。加各子电池的收集效率,再加上多带隙结构可扩展光他发现两个电极之间,通过特有的装置,经过太阳辐射谱响应范围,综合这两方面
4、的优势,可以更有效地吸收能够产生电压。20世纪50年代,太阳能利用领域出太阳能光谱以提高电池稳定效率。目前a2Si薄膜电池现了两项重大技术突破:(1)是1954年美国贝尔实验转换效率已从1976年的1%～2%提高到稳定的12%室研制出6%的实用型单晶硅电池;(2)是1955年以～14%,其中10cm×10cm电池的转换效率为1016%,[2]色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成小面积单结太阳能电池转换效率已超过13%。但功选择性太阳吸收涂层。这两项技术突破为太阳能利由于光诱导衰减影响,a2Si薄膜电池的效率随时间增用进入现代发展
5、阶段奠定了技术基础。70年代以来,加而逐渐降低,所有今后研究工作的重点将是提高电鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加,世界池转换效率和改善电池的稳定性。上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热制备a2Si薄膜普遍采用的是等离子体增强化学气潮。90年代以来联合国召开了一系列由各国领导人相沉积法(PECVD)。在PECVD法制备a2Si薄膜叠参加的高峰会议,讨论和制定世界太阳能战略规划、国层电池时采用SiH4和GeH4,在沉积过程中,加入际太阳能公约,设立国际太阳能基金等,推动全球太阳B2H5或PH3可实现掺杂,SiH4和GeH4在低温
6、等离能和可再生能源的开发利用。开发利用太阳能和可再子体的作用下分解产生a2Si或a2SiGe薄膜,生成的a2生能源成为国际社会的一大主题和共同行动,成为各SiGe薄膜能使底层电池的带隙能降低到115eV,从而国制定可持续发展战略的重要内容。过去10年间,太吸收太阳光中更多的紫外光和大部分可见光,同时又阳能电池市场每年都在以15%～25%的比例增长,截不改变其稳定性。目前实现沉积a2Si薄膜所需的温度[3]止2000年,全世界太阳能年发电用量达到277MW,创较低,不会对已沉积的其它薄膜质量产生影响,对于造相应经济价值超过10亿美元,但与全世界
7、能源消耗大规模制备太阳能器件非常有利,因此在生产a2Si薄[1]量相比仍然显得微乎其微,因此太阳能电池产业具膜叠层太阳能器件过程中,不需要增加沉积次数,节约有非常广阔的市场前景。了生产成本。a2Si薄膜不仅能沉积在TCO玻璃衬底相比晶体硅等其它太阳能电池,薄膜太阳能电池上,也能沉积在柔性衬底上。柔性衬底的出现为规模具有生产成本低、原材料消耗少、弱光性能优良等优化制备大面积a2Si薄膜太阳能电池提供了可能。表1势。随着世界能源紧缺,薄膜太阳能电池作为一种光为不同厂家制备的a2Si薄膜太阳能电池的参数。3基金项目:西南交通大学青年教师科研起步基金
8、资助项目(2007Q005)收到稿件日期:2009207220通讯作者:徐轶作者简介:徐轶(1980—),男,博士,助教。徐轶等:薄膜太阳能电池的研究现状和展望89
