太阳能光电材料概述

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1、太阳能光电材料概述摘要：本文介绍了一些新能源的一些方向，并着重讲述了太阳能光电转换材料的一些发展状况。并且详细讲述了太阳能材料当下的一些科研成果、主要发展状况、太阳能材料的制造工艺及各自的瓶颈。关键字：新能源、太阳能、发电、光电材料、单晶硅、多晶硅、薄膜、纳米光电材料一、最佳新能源与其支撑材料我国现在应用的能源主要是煤炭、石油、天然气为主的不可再生能源。这些能源在使用中会排放能够大量的有害物质（二氧化碳、硫、氮氧化合物等），是造成大气污染和生态环境破坏的主要原因。不仅如此在最近的20年里，作为世界上人门最

2、多的屮国取得了经济速度的最快增长。随着收入的增加，中国的消费结构发生较大变化。现在人的生活已经不再仅仅满足于温饱问题，我国的消费与生活观念也越来越受到了西方文化的影响，在大城市中私人轿车己经成为了主要的交通工異。汽车的大量使用势必要燃烧大量的能源，这样无可避免的会对环境造伤害。所以，可再生能源作为常规化石燃料的一种替代能源，由于其清洁、无污染、可再生，符合可持续发展的要求，受到许多国家的青睐，将其作为能源发展战略的重要组成部分。而如今的新能源发电技术主要有这么儿种：太阳能、风能、海洋能、核聚变能、地热能、

3、氯能、生物质能。但即使在这些新能源中，他们也有优劣之分，或因技术不完善，或因不那么绿色而有所差异。比如风能发电看似环保，在实际实践屮却发现因为阻挡了海洋內人陆的风力,而因此改变了大陆的气候环境，而且占用土地而积大，发电成本高。又如核能不够稳定,万一泄露或者失去控制，造成的影响和后果是不可逆且不堪设想的。而我认为其中最有潜能的莫过于太阳能发电。因为太阳能资源开发利用的潜力非常广阔，我国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在我国广阔的土地上，有着取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由

4、利用的能源。太阳能光热发电和太阳能光伏发电是利用太阳能的两个主要途径。太阳能光热发电是利用聚光集热器把太阳能聚集起来，将一定的工质加热到较高的温度，然后通过常规的热动发电机发电或通过其他发电技术将其转换成电能。太阳能光热发电技术己基木完成了实验室探索阶段，正处在逐步实现商业化的过程中。光伏发电是根据光生伏打效砬原理，利用太阳电池将太阳光能通过光伏发电系统直接转化为电能。光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便，而且光伏发电的效率较高。因此不论产销量、发展速度和发展前景，光伏发电均优于光热发电。（

5、1>太阳能光电转换主要是以半导体材料为基础，利用光照产生电子一空穴对，在PN结上可以产生光电流和光电压的现象（光伏效应），从而实现太阳能光电转换的B的。通常所用的半导体材料是硅、锗和m—V化合物等。一般对太阳能电池材料有如卜*要求：要充分利用太阳能辐射，即半导体材料的禁带不能太宽，否则太阳能辐射利用率太低；有较高的光电转换效率：适合量产且材料性能稳定。H前太阳能电池占主导市场的是单晶硅电池。二多晶硅薄膜电池和非晶硅薄膜电池也在逐步占领市场，并有可能最终取代单晶硅的主导地位。近年来，随着材料科学的发展，不断

6、有新材料、新工艺出现，纳米光电材料现丫太阳能电池的一个新的发展方向。从太阳能电池的发展历史来看，材料研宄起决定性的作用，每一种新材料出现，都给太阳能电池及太阳能光电利用带来一次变革。随着新材料、新工艺的不断出现，太阳能电池的效率及稳定性等将会得到进一步提古<2〉二、太阳能光电材料的种类、开发和制造技术2.1单晶硅高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成熟的加工处理工艺基础上的。目前国内外生产单晶硅主耍采用提拉法和区熔两种工艺。通过现代先进的电池工艺，开发的单晶硅电池可分为平面单晶硅高效电池和刻槽

7、埋栅电极单晶硅电池。为了达到高效率的B的，在平面单晶硅中采用表面积构化，用光刻腐蚀工艺制成倒金字塔结构(表面开门尺寸为10X10胛)再进行发射区钝化和分区掺杂处理。所达到的光电转换效率可达到20%左右。对刻槽埋栅电极单晶硅电池，则利用单晶硅的各向异性，通过化学腐蚀方法在电池表面形成大小不同的金宇塔锥体，再加上刻槽埋栅电极等措施，也可将转换效率提高到20%左右。现在单昌硅的电池工艺己近成熟，提高转换效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。近期国外有关单位叉通过表面纳米构造减反射处理，使单晶硅电池转换

8、效率已达到23%左右。总的來看单晶硅电池效率有可能还会提高到接近25%左右。但由于单晶硅生产工艺复杂及相应的繁琐的电池工艺，致使单晶硅电池成本居高不下。因此要大规模推广太阳能电池靠单晶硅是不可能。<3>2.2多晶硅薄膜在太阳能电池屮，吸收太阳光能量所需的半导体膜的厚度是很薄的。对硅来说，在太阳光谱峰值附近500nm〜600nm处，吸收系数值为lO'cm4数量级，从原理来讲几微米厚度的硅膜，就可以吸收绝大部分的能量。凶此人们研制