染料敏化太阳能电池

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1、染料敏化太阳能电池的研究进展陶涛太阳能电池的发展1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一个实用的太阳能电池，效率为4%，于1958年应用到美国的先锋1号人造卫星上。由于材料、结构、工艺等方面的不断改进，太阳能电池逐渐由航天等特殊的用电场合进入到地面应用中。现在太阳能电池的价格不到20世纪70年代的1%。预期10年内太阳能电池能源在美国、日本和欧洲的发电成本将可与火力发电竞争。目前，年均增长率35%，是能源技术领域发展最快的行业。办公楼与玻璃幕墙一体化的PV太阳能屋顶系统无机太阳能电池光生伏特效应光子入射：造成跃迁产生空穴－电子对。电荷运动的势垒：p-n结区内形成的内

2、建电场。阻碍电子从n区向p区运动，空穴从p区向n区运动。光电池：空穴、电子通过外电路复合，在电路中产生电流。半导体中可以利用各种势垒如pn结、肖特基势垒、异质结等形成光伏效应。当太阳能电池受到阳光照射时，光与半导体相互作用可以产生光生载流子，所产生的电子-空穴对靠半导体内形成的势垒分开到两极，正负电荷分别被上下电极收集。由电荷聚集所形成的电流通过金属导线流向电负载。太阳能电池结构示意图转换效率（h)＝入射在电池表面的阳光的功率负载中消耗的功率太阳能电池材料主要材料半导体表面涂层电极封装单晶硅、多晶硅非晶硅、GaAs有机半导体金属氧化物、导电聚合物金属导体玻璃、有机玻

3、璃对材料的基本要求①能充分利用太阳能辐射，即半导体的禁带不能太宽；②有较高的光电转换效率；③材料本身对环境不造成污染；④材料便于工业化生产，材料的性能稳定且经济无机太阳能电池的性能及应用硅材料工业硅（又称：结晶硅或金属硅）半导体用硅材料含硅化合物（SiHCl3,SiH4）太阳能用硅材料半导体用多晶硅太阳能用多晶硅（又称：高纯硅或超纯硅）(Solargradesilicon)单晶硅锭单晶硅锭多晶硅锭各种硅片单晶硅片多晶硅片各种半导体器件单晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池各种太阳能电池的市场份额2004年太阳能电池产量1,194.7MW，增长60.6%，其中：产量比例%增

4、长%mc-Si669.1556.046.8sc-Si343.4528.771.3a-Si64.605.449.2a-Si/scSi60.005.0100Ribbon41.003.4502.9CdTe13.001.1333.3CIS3.00.3-25.0太阳能用硅材料的生产工艺1-1单晶锭1-1-1CZ法1-1-2FZ法1-2多晶锭1-2-1铸造多晶硅1-2-1EMC多晶硅1-3非晶硅太阳能用硅材料的生产工艺CZ法来源：CGS太阳能用硅材料的生产工艺CZ法1熔化2稳定3引晶4缩径5放肩6等径来源：CGS太阳能用硅材料的生产工艺FZ法FZ来源：CGS太阳能用硅材料的生产

5、工艺多晶浇注法由于铸锭中采用低成本的坩埚及脱模涂料，对硅锭的材质仍会造成影响。近年来电磁法（EMC）被用来进行铸锭试验，方法是投炉硅料从上部连续加到熔融硅处，而熔融硅与无底的冷坩埚通过电磁力保持接触，同时固化的硅被连续地向下拉。目前该工艺已铸出截面为220mmX220mm的长硅锭，铸锭的材质纯度比常规硅锭高。我国可生产出220mmX220mmX140mm的硅锭。太阳能用硅材料的生产工艺多晶浇注设备HEMDSS太阳能用硅材料的生产工艺方法比较MethodWidth（cm）Weight(kg)GrowthRate(mm/min)GrowthRate(kg/h)Thro

6、ughput(m2/day)EnergyUse(kWh/kg)EnergyUse(kWh/m2)Efficiency(Typical,best)FZ15502-44803036<18,24CZ15500.6-1.21.53018-4021-48<15,20DS(定向结晶)692400.1-0.63.5708-159-17<14,18EMC(电磁铸造)354001.5-2306001235<14,16太阳能用硅材料的生产工艺硅片切割常规的硅片切割采用内圆切片机，其刀损为0.3一0.35mm，使晶体硅切割损失较大，且大硅片不易切得很薄。近几年，多线切割机的使用对晶体硅片

7、的成本下降具有明显作用。多线切割机采用钢丝带动碳化硅磨料来进行切割硅片，切损只有0.22mm，硅片可切薄到0.2mm，且切割的损伤小。圆切割技术与线切割技术在实际应用中互为补充而存在（1）在新建硅圆片加工生产线上，规模在年产量达50吨以上硅单晶加工生产线，并且圆片品种主要针对较大数量集成电路用硅圆片时，切割设备选型可定位在线切割机上，同时大规模、单一硅圆片品种（主要指圆片的厚度规格品种）的太阳能级圆片加工，切割设备选型也可定位在线切割机上。厚度规格品种的多少，直接关系到线切割机排线导轮备件的多少。该排线导轮目前国内无法配套，国外供应商配套，价格较高。频繁更换排线