类黄铜矿晶体的制备及其光电性能

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1、类黄铜矿晶体的制备及其光电性能研究姓名：陶正章指导老师：高延敏Content123456太阳能电池研究背景与现状太阳能电池基本种类化合物太阳能电池研究现状特点化合物太阳能电池结构设计、制备选题目的与研究内容可能出现的问题以及解决办法太阳能电池研究背景与现状能源危机环境污染研究背景取之不尽、用之不竭的新能源安全、环保、稳定性高与现有的电力技术完全相容世界和中国主要常规能源分布及预测第三代：高效太阳能电池；优化薄膜设计，具有良好的聚光系统，理论转换效率达到60%，目前正处于理论研究阶段，很多问题有待解决。太阳能电池基本种类染料敏化薄膜电池4硅基薄膜电池1化合物薄膜电池2聚合物薄膜电池3硅基薄

2、膜电池研究现状：单晶硅太阳电池是开发最早、目前转化效率最高、技术最成熟的一种太阳电池问题：单晶硅是间接禁带半导体，光吸收系数较低，为了吸收足够的太阳光，制备成太阳电池时需要较厚的硅片，所以原材料的需求量较大。另外加上硅材料的提纯和加工成本较高，单晶硅生长速度慢，使得太阳电池成本居高不下，不能大规模应用。单晶硅研究现状硅基薄膜电池研究现状：多晶硅的生产采用铸造工艺，生长速度较单晶硅快，生产成本低于单晶硅电池，自出现后占据了太阳电池的大部分市场份额.问题：仍存在硅材料使用量大，原材料成本高的问题，使得电池的生产成本难以大幅度降低。多晶硅研究现状聚合物薄膜电池的研究聚合物物薄膜电池的研究现状(

3、1)光激发产生激子；(2)激子在给受体(D/A)界面分裂；(3)电子和空穴的漂移及其在各自电极上的收集。聚合物薄膜太阳能电池质量轻、柔韧易加工、成本低并可大面积制备。在实验室特定研究条件下，聚合物薄膜太阳能电池的转换效率可达到9.5％。聚合物薄膜电池的研究效率很低；难以实现产业化，有待提高。稳定性问题；有机聚合物容易老化，使肖特基势垒高度降低。聚合物薄膜电池存在的问题聚合物薄膜电池的研究方向寻找禁带宽度更低的光敏材料；选择适合的金属电极；优化相分离复合膜的相态，控制光敏层组分的结晶形貌；采用具有不同吸收波长范围的多结多层结构；染料敏化薄膜电池的研究目前这种电池的实验室最高转换效率为12％

4、。面积约为100cm2的染料敏化Ti02薄膜太阳能电池光电转换效率已超过6.3％。染料敏化薄膜电池的研究现状染料敏化薄膜电池的研究敏化剂的选择；染料敏化剂的性能直接影响电池的效率。制备技术方面；操作复杂和技术掌握的难度，是光阳极制备的瓶颈。染料敏化薄膜电池存在的问题染料敏化薄膜电池的研究方向开发光谱响应范同广、电子注入效率高、稳定性好、成本低的新型染料敏化剂；固态电解质的选择；对电子注入和传输的内在机理进行更深入的探讨。化合物薄膜电池的研究砷化镓(GaAs)III—V族化合物、硫化镉(CdS)、碲化镉(CdTe)及黄铜矿结构的铜铟（镓）硒薄膜电池等。GaAs薄膜具有理想的光学带隙及较高的

5、吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，适合加工高效单结电池，效率高达28.5%，但其材料价格不菲。CdTe薄膜太阳能电池结构简单，成本相对较低，但CdTe存在自补偿效应，多为异质结结构，实验室转换效率达到16.5％。化合物薄膜电池的研究现状化合物薄膜电池的研究铜铟硒(CuInSe2，CIS)薄膜太阳能电池材料具有近似最佳的光学能隙，吸收率高，对温度的变化不敏感，抗辐射能力强，具有本征缺陷自掺杂特性和长期稳定性好等特点，转换效率为9.5％。铜铟硒(CuInSe2，CIS)其能隙还可以通过Ga和Al部分取代In或S部分取代Se进行调节，目前报道的CIGS无镉薄膜太阳能电池有效面积的最高转换效率

6、是16.9％。化合物薄膜电池的研究现状化合物薄膜电池的研究电池中缓冲层CdS再薄或采用无Cd材料作为缓冲层；研究集中于通过Ga和Al部分取代In或S部分取代Se进行调节铜铟硒的能隙；发展叠层电池，从而提高转换效率。化合物薄膜电池存在的问题Cd有剧毒，生产过程中会因为含有Cd的尘埃通过呼吸道对人类和其他动物造成危害，且废水废物排放对环境也将造成严重的污染。由于In和Ga为稀有金属且Se价格较高，研究也受到限制。化合物薄膜电池的研究方向化合物太阳能电池结构设计、制备化合物太阳能电池结构设计、制备作为薄膜电池的背电极，要求其具有一定的强度，导电率高，晶格结构尽可能和吸收层相匹配，这样才能尽可能

7、的减少因晶格失配使吸收层产生晶格缺陷，影响吸收层性能，从而影响薄膜电池的光电转换效率。目前Mo是一种很好的选择化合物太阳能电池结构设计、制备薄膜的制备方法化学浴法、溶胶-凝胶法(501-Gel）、蒸镀法、电沉积法、溅射法、喷涂热解法、分子束外延法、化学气相沉积法等选题目的与研究内容铜锢(嫁)硫(硒)系太阳电池作为化合物薄膜电池中最有代表性的一类光伏器件。它具有高的光电转换效率、较低低的制造成本以及性能稳定不易老化的众多特点而成为光伏