用于提高太阳能电池效率的无机纳米材料的研究进展

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1、用于提高太阳能电池效率的无机纳米材料的研究进展李建生I,刘炳光I,董学通2(1.天津职业大学生物与环境工程学院，天津300410；2.天津顺御科技冇限公司)摘要：分別介绍了太阳能电池中应用的无机纳米减反射材料、无机纳米口清洁材料和无机纳米光转换材料及其工作原理、制备方法、技术关键和改进方向。综述了提高太阳能电池效率的无机纳米多功能材料专利技术进展。无机纳米多功能材料将替代现冇纳米减反射材料和纳米自清洁材料，将是太阳能电池的下一个技术突破。关键词：纳米材料；太阳能电池；减反射；口清洁；光转换中图分类号：TB34,TQ115文献标识码：A文章编号:1006-4990(2014)09-0000

2、-00Researchprogressininorganicnano・materialsusedinimprovingthesolarcellefficiencyLiJiansheng1,LiuBingguang1,DongXuetong2(1.TianjinVocationalInstitute,Tianjin300410,China.2.TianjinShunYuTechnologyCo.Ltd,Tianjin300402,China)AbstractInorganicnano-materialshavinganti-reflectionfunction,self-cleaningf

3、unctionandluminescenceconversionfunctionusedinsolarcellandtheirtheory,preparationmethods,techniquekeys,improvingdirectionwereintroducedseparately.Theprogressofpatentofmultifunctionalinorganicnano-materialsinimprovingthesolarcellefficiencywasreviewed.Itissuggestedthatmultifunctionalinorganicnano・m

4、aterialswillreplaceexistinganti-reflectionfunctionandself-cleaningfunctionnano-materials.Itwillbenexttechnicalbreakthroughofsolarcell.Keywordsnano・material；solarcell；anti-reflection；self-cleaning；luminescenceconversion太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利和高效等特点，已成为世界各国大力发展的战略性新兴产业，晶体硅太阳能电池占全球光伏发电市场约90%的份额。屮国人陆太阳能电池产

5、量占全球产量的56%,位居全球第一。单晶硅太阳能电池的实验室光电转换效率已经从20世纪50年代末的10%提高到口前的25%,多晶硅太阳能电池的实验室光电转换效率也达到20.4%o目前商业化的单晶硅太阳能电池光电转换效率达到19%,多晶硅太阳能电池光电转换效率达到17.5%⑴。光伏发电成本决定着太阳能电池大规模应用推广的速度，降低光伏发电成本的关键是提高太阳能电池的光电转换效率。影响晶体硅太阳能电池效率的主要因索是光学损失和电学损失两个方面。光学损失主要是光反射、光遮挡损失和电池材料本身的光谱效应特性。电学损失包括载流子损失和欧姆损失。从改进品体硅材料入手提高光电转换效率的技术难度极大，往

6、往改进措施的实施成本过高和缺乏经济性。应用纳米材料提高太阳光利用率是提高品体硅太阳能电池效率和降低发电成本最简便有效的措施。笔者结合承担的品体硅太阳能电池材料产业化开发项口，对国内外应用无机纳米材料提髙太阳能电池效率的研究进展进行综述。1太阳能电池中的无机纳米减反射材料品体硅太阳能电池组件一般山涂覆减反射膜的玻璃盖板、品体硅电池片、电池背板和EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)胶膜粘压起来装入固定边松构成。目丽人阳能电池玻璃盖板nJ见光透过率为91.6%,玻璃单表面反射率约4%。若在太阳能玻璃表面涂覆一层10()〜150nm厚度的减反射膜，可增加可见光透过率2.5%〜3.5%,提高光电转换效率

7、1.0%〜3.()%。1・1减反射膜组成和增透原理入射光照射到玻璃表血会发牛反射、透射和吸收现象，当玻璃表血涂覆的减反射膜厚度为入射光波长的1/4Ht，nJ*以使入射光产生的各级反射相互干涉完全抵消，减少入射光的表面反射，从而增大入射光的透射。商业化减反射涂料是纳米SiO?、TiO2>MgF2>AI2O3、SnO2.ZrO2.稀土氧化物或其混合物的水溶胶，将其辘涂在太阳能玻璃表而，经150〜180°C烘干固化，再经700°C左右钢化