太阳能电池研究综述

《太阳能电池研究综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、太阳能电池研究进展综述[摘要]:综述了当前太阳能电池发展中的新技术和新方向。为使太阳能电池能够更加充分地吸收太阳光，表现出更高的能量转换效率，同时具备更加低廉的成本及更为广泛的应用领域，薄膜电池、柔性电池以及叠层电池已经成为太阳能电池领域的重要发展方向。[关键词]：太阳能电池；单晶硅；染料敏化太阳能电池[Abstract]：Summarizesthenewtechnologyandnewdirectionsinthedevelopmentofthecurrentsolarcell.Inordertomakethesolarbatterycanbemorefullyabsorbsunlight,

2、exhibithigherenergyconversionefficiency,withlowercostandmorewidelyusedinthefield,thin-filmbatteries,batteryandaflexiblelaminatedbatteryhasbecomeanimportantdevelopmentdirectioninthefieldofsolarbattery.[Keywords]：Solarcells;Silicon;Dyesensitizedsolarcell1.引言人类生存离不开能源，特别是人类现代文明更离不开能源。常规的化石能源对环境的严重污染所导致

3、的生态破坏、地球温室效应等正日趋严重的威胁着人类生存，而且化石能源迟早会枯竭耗尽。因此以太阳能为代表的可再生能源，实现能源工业的可再生发展具有重要意义。太阳能电池的种类很多，按照所用材料的不同可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池等。经过半个多世纪的发展，太阳能电池经历了第一代晶硅太阳能电池，第二代薄膜太阳电池，第三代高效太阳电池的研究。目前，市场上大量产的是单晶硅和多晶硅太阳电池。随着产业化生产技术日益成熟，实验室的高效电池也逐步运用于产业化生产。由于太阳能发电具有无污染、安全、寿命长、维护简单、资源永不枯竭等特点，随着世界范围内能源

4、的短缺以及人们环保意识的增强，太阳能被认为是21世纪最重要的新能源。自20世纪80年代以来其产业得到了迅速发展，光伏产业成为了全球发展最快的新兴行业之一。而作为整个光伏产业的核心，太阳电池也得到了快速发展。2.太阳能电池的种类2.1硅基太阳能电池2.1.1单晶硅太阳能电池在硅基太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转化效率最高，技术也最为成熟[1-2]。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和成熟的加工处理工艺基础上[3]。在电池制作中，一般都采用表面结构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺[4

5、]。国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发，研制的平面高效单晶硅电池(2cm×2cm)转化效率达到19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池(5cm×5cm）转化率达到8.6%。单晶硅太阳能电池转化效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中占据主导地位[5]。但由于受单晶硅材料价格及繁琐的电池制造工艺的影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料，需要寻找单晶硅电池的替代产品,其中多品硅薄膜大阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表[6-8]。2.1.2多晶硅薄膜太阳能电池　　通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μm的高质量

6、硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从20世纪70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒太小，未能制成有价值的太阳能电池[9-12]。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们一直没有停止过研究，并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺[13-14]。此外，液相外延法(LPE)和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池[15]。化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiCl4等为反应气体，在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热

7、的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2等[16-17]。但是研究发现[18-22]，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题的办法是先用LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节，目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结