新能源材料-顾浩.doc

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1、新能源材料顾浩2007112019指导老师何春霞摘要：本文主要介绍了人们在寻求新型清洁、安全、可靠的可持续能源系统时材料学做出的巨大贡献。主要涉及到材料有太阳能光电材料、储氢材料、高性能电池材料、绝热材料等。关键词：太阳能电池储氢材料高性能电池Abstract:ThisarticleismainlyaboutthecontributionmadebytheMaterialSciencewhenwearefindingasustainableenergysystemwhichiscleaner,saferandmorereliable.And

2、inthisarticleitisinvolvedmanykindsofmaterial,suchasphotoelectricitymaterialinsolarenergy,hydrogenstoringmaterial,highcapacitybatterymaterial,heat-insulatingmaterial.Keywords:solarenergybattery;hydrogenstoringmaterial;highcapacitybattery当今世界出现能源危机，人类不得不转向寻找新型的洁净、安全、可靠的可持续能源

3、系统。太阳能、氢能、生物质能、低热能、风能、海洋能、冷能、可燃冰、煤层气成为现今重点研究的新能源。新能源技术涉及化学工程、应用化学、环境工程、生物工程等多个学科，新型材料作为新能源的一个重要支撑起着重要作用。在新型能源开发利用过程中太阳能光电电池、储氢材料、高性能电池材料、核能材料、生物质利用材料应运而生，综合考虑到能源利用效率以及对环境的友好性是目前新能源材料的研究重点。1．太阳能中新材料的运用太阳能具有取之不竭、分布广阔、对环境无污染的优点，但是它也存在着强度弱、不连续性、稳定性差等缺点。因此太阳能在大规模民用上还需要开发高转换率的新型

4、太阳能材料。太阳能利用途径主要有热利用和光利用。太阳能热利用起步比较早，技术已经成熟，成本比较低廉，它是近期太阳利用比较广泛的形式。而太阳能电利用具有设备简单、操作方便、易于远距离传输以及无污染等优点，备受青睐。光电效应是指没有质量含有能量的微粒子光子把能量传给物体中的电子，使电子跃至高电位，存储电能。典型太阳能电池本质上是大面积半导体二极管，太阳光照射到太阳能电池上，能量大于禁带宽度的光子能把价带中电子激发到导带上去形成自由电子，价带中留下带正电的自由空穴（电子-空穴对），即光生载流子。制作太阳能电池的材料：晶硅电池、非晶硅电池、铜铟硒薄

5、膜电池、碲化镉薄膜电池、砷化镓薄膜电池。晶体硅材料主要有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池。多晶硅可以直接制出方型硅锭；设备简单，工业化规模生产；省材质；电耗小；使用较低纯度投炉料。但是效率比单晶硅太阳能电池低。多晶硅薄膜电池：将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料（玻璃、陶瓷、低品质硅）上，用相对薄的晶体硅层做太阳能电池的激活层，既保持晶体硅太阳能电池高性能和高稳定性，材料用量大降，降低电池成本。带状硅薄膜电池：无需切片，材料浪费少。多孔硅太阳能电池（表面化学腐蚀、电化学腐蚀），多孔硅高绒面表面形貌增强光的捕获；带隙可以根据对阳光的最佳吸收调

6、整（宽化）；荧光效应可将紫外光和蓝光转变成波长更长的光，硅电池对这些光有更好的量子效应非晶硅太阳能电池优点有可见光范围内非晶硅比单晶硅有更大吸收系数；制作工艺简单，直接沉积出薄膜，无切片损失；采用多层技术，降低对材料品质的要求；集成技术可以一次完成组件；可沉积在不锈钢、塑料薄膜等衬底上（与建筑物一体化）。但是它也具有如下缺电光电转换效率低、沉积速率低、Ag电极问题、薄膜沉积过程中的杂质沉积问题。化合物电池具有如下优点⑴光电转换效率高、转换效率提高空间大⑵材料消耗少⑶品种多应用范围广⑷抗辐射性好，适合作空间飞行器电源。Ⅱ-Ⅵ族多晶薄膜太阳能电

7、池主要有CdTe、CdS、CuInSe2（136族）、CdS/CdTe、Cu（In，Ga）Se2。Ⅲ-Ⅴ族化合物代表产品GaAs太阳能电池，他的优点是：⑴可制成超薄型电池（直接跃迁型材料）⑵带隙与太阳光光谱相配光电转换效率高⑶耐高温性能好⑷抗辐射性能好⑸异质衬底电池和叠层电池⑹pn结自建场较高。根据组成太阳能电池的不同电极组合可以将GaAs太阳能电池改性为（1）基本GaAs太阳能电池：单结GaAs/GaAs；单结GaAs/Ge；超薄GaAs（2）双结GaAs太阳能电池由两种不同禁带宽度材料制成子电池，通过隧穿结串接起来提高电池效率，如Al0

8、.5Ga0.5As/GaAs（Ge）；Ga0.5In0.5P/GaAs（Ge）（3）三结Ga0.5In0.5P/GaAs/Ge（非理想三结叠层电池，带隙1.85/1.43/0.6