首页/大摩注册/首页本文由天地之霸 880322贡献 pdf__文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT,或下载源文件到本机查看。 维普资讯 节睡 近年来世界上太阳能电池总产量以每年超过 3 % 0 1非晶硅 （一1 a s）薄膜电池 For pers onal use only in study and research; not for commercial use 的速度增长，2 0 0 5年世界光伏系统总装机容量达 2 0 MW，年发电量约为3亿艮2 0 0 Who 目前，太阳能电 非晶硅薄膜太阳能电池的成本低，便于大规模生 For pers onal use only in study and research; not for commercial use 产，因此普遍受到重视并得到迅速发展。早在上个世 纪7年代，0国 外就开始了对非晶硅电池的研制 工作，近 些年它的研制工作得到 了迅速发 展，目前世界上已有 池产业仍然以晶体硅太阳能电池为主，大约占全部光 伏电池的9 %,其中 多晶硅 电池占2 3全 球光伏行业 0 /。 迅猛增 长 引起 全球 太 阳能 级 多晶硅需求的快速扩张， 然而，目前全球的太 阳能级 多 晶硅产量仅 为2 t万，远 。低于市场 的需求。预计，到2 0年以前，太阳能级多 0 8晶硅仍将处于供不应求的状态。 为了适应太阳能电池 For pers onal use only in study and research; not for commercial use o 许多家公司在生产该种 电池产品。一条年产5 MW柔 性衬底非晶硅薄膜 太阳能电池的示范生产线已经在我 国天津 建成 投产。这条生产线 是国内生产规模 最大、也 是唯 一可 制造双 结 非晶硅太阳电池的生产线。它的建 For pers onal use only in study and research; not for commercial use 高效率、低成本、规模化发展的宗旨，最有效的办法就 成投产，使我国非晶硅薄膜太阳电池初步实现产业化 生产。 For pers onal use only in study and research; not for commercial use 是 不采用 由硅原料、硅锭、硅片到 电池 的工艺路 线，而 直 接由原 材料 到电池的工艺，即发展薄膜太阳能电池 技术。目前比较成功的薄膜太阳能 电池技术主要有非 晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池、铜铟硒电池和碲化 镉电池。 非晶硅的光学带隙为1 7V, 材料本身对太阳辐 .e其 For pers onal use only in study and research; not for commercial use 射光谱的长波区域不敏 感，因而限制了非晶硅太 阳能 电池的转换效率。 此外，其光电效率会随着光照时间 的延长而衰减，即所谓的光致衰退S W 效 应 ，使得 电 — 薄膜 电 池 的发展动态 刘玉萍 ，陈 枫 ，郭爱波 ，李 斌 ， 但敏 ,刘 明海 ,胡希伟 ( 中科技 大学 电气与 电子工程学院 ,湖北 武汉 4 0 7 ) 华 504 摘要 ：对 目前嘲内外研究得最热的 儿种薄膜 电池 ：非 晶硅( S ) 多品砖 a i， (oY S ) p 1 i,铜锢俩( un e I ) C I S ： CS ,碲化镉 ( d f) C e薄膜电池的技术发欣 溉况及商 、化生 产情 况作 f介 ，鼹 J薄膜 太 能电池的发腱f景。【k 1 i『 关键 词 ：薄膜太 阳能电池 ； 非 品硅 ；多品硅 ；铜铟硒 ；碲化镉 池 性能 不稳定 。人们 采用 了制备 叠层太 阳能 电池 来解 决 这一问题 。叠 层 太阳能电池就是在制备的p 、n、1层 单结太阳能电池上再沉积一个或多个 p i n子电池制 得的，各子电池串联在一起。叠层太阳z— 日电池把不 同禁 —p b ,带宽度的材科组 合在一起，高了光谱的响应范围 ；其 提 顶电池的i层较薄，光 照产生的 电场 强度变化不大，保 证i层中的光生载流 子抽 出 ；底电池 产生 的载流子约为 单 电池的一半 ，光致衰退效应减小 ，从而提高 了电池的 转换效率 、解决 了单结 电池 的不稳定性 。 非 晶硅薄膜 的制备方法 有很 多，如等 离子体增 强 C VD法 甚 高频等 离 子体增 强C VD法，微波 电子回 旋共 振C VD法，热丝 C VD法等。反应原 料气体为H, 20. .1?06No 1 月刊 维普资讯 研 究搽 门 稀释的S1 ，衬底主要 为坡璃和 锈钢片，制成 的怍i 晶硅薄膜经过 不 同的电池 工艺 过程 一分 别制得单结 电 池和 叠层 电池 。 日本中央研 究院 制得的非 晶硅 电池的 转换效 率 已达 1 . %。国内南丌大学薛俊明等采用射 32频等离子体增强化学气相沉积技术 制备非 品硅顶 电池 ， 采 用甚 高频等 离 了体 增强化学 气相沉 积技 术制备 微 品 能量的太1光_ ,有更高的转换效率极 限，5『具H .而且p 1 oy s薄膜没有光致衰退效应。理沦计算表明，a— i i S /p 1 oy— S鲁层电池的效率H达 2 %op 1 S薄 i J 8 oy i 膜的 制 备 进 一步 提 高 了硅 基薄 膜人 阳 能 电 池 性 能 。 Ka e a 司设讣的 S AR结构 的多晶硅薄膜 电池 , nk 公 T效 率已达 1 ? %,厚度V 5 tm , 无光致衰降现象 ；另 07 且 a 硅底 电池 ,研制 出了面积 为 1 0m .C 效率达 9 8 %的 ．3 种S O结构 的多晶硅薄膜 电池 10m I 0C ,获得 了高达 1 ．2 的效 率。H. fk wa等制备 出了效率高达 4 2% Moia 1 %的 多晶硅薄 膜 电池。 日本三 菱公司用 该法 制备 电 6 薄膜 非 晶硅 /微 晶硅 叠层太 阳电池 。 非 品硅太 阳能 电池 由于具有较 高的转换 效率 和较 低的成本及重量轻等特 点，有着极 大的潜力。但同时 由于它的稳定性 /高，f i直接影响 了它的实际应用。如果 能进一步解决稳 定性及提高转换率问题，那么，晶硅 非 大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产 品之一。 池，效率达12 6 4 %。德国费莱堡太 池，效率达1 2 6 4 %。德国费莱堡太 阳能研究所采用区 域再结晶 技术在S衬底卜得的多晶硅电池转换效率 i制 为 1 %。 9 理论 和实践 均表 明，多晶硅薄膜 太阳能 电池 很有 町能成为2世纪最有前途的一种薄膜太阳能电池。 1 2多晶硅（o y — s ） 电池 P1 i 薄膜 多晶硅（oy S ）膜是由许多大小不等 ，具有 P1 i薄 不 『晶面取 向的小晶粒构 成的。其晶粒 尺寸一般 约在 百1几十至几百 i 级，人颗粒尺寸 町达t m级 。多晶硅 i _ m ； a 薄膜在长波段具有高 光 敏性， 能有效吸 收叮见 具 有与晶体硅 样的光 照稳 定性，因此被公认为是 高效 、 3 铜铟硒（ s系薄膜 电池 C1) C s薄膜是- 种 I一 出一 族化合物半 导体， 具 I 有黄铜矿、闪锌矿两个同素异形 的晶体结构，掺入镓 Ga即形成 为 化合物 C GS I 。铜铟 薄膜 太m能 电 池属丁技术集成度很高的化合物半导体光伏器件，由 低耗的理想光伏材料。多晶硅薄膜电池只有晶体硅电 池厚度的3 %左 右。要得到 同样 的转 换效率，埘薄 膜材 料的 质量，数载流 子的扩 散长度，少 要求仅是对硅片要 求的13。在制造工艺上，多品硅薄膜电池集电池和 /0 在玻璃或廉价的衬底L积多甚薄膜 『沉斫构成。薄膜总 厚度约2 ^3t m，具有高转换效率、低成本、无衰退 a 等综合性能。 德国、美国和日本已经完成 r 铜钢硒薄膜太 阳能 电池中试 开发， 开始进 入 大规模产业化技术攻关。日 组件十一体，从而人大降低 了生 产成本 。 为了获得大尺寸品粒的薄膜 ,目前制备 多晶硅薄 膜 电池 多采用 寸冋J 增 强化学 气相沉 积和 低压化 学气 相沉积—。此外，液相外延法和 溅射沉 积法也 可 用 T艺 本H和石油公司创下了这种 C S系薄膜太 阳能 电池转 f j I 换效率的最高世界记录。面积为 8 4m 6 c的转换效率 为 1 .%,面积为3 6c的转换效率为1 ..%。泼公刮 43 5 0m 3 4 中央研究室完成r使用该 太阳能电池 的日本第一个 1 k太阳能发电系统，0W使该太阳能 电池的 实用化 向前 迈进了 大 步 。 在国内，此项日已经列 入—国家能源 战略性 r寄科 技 发展项 目, a 五期间的 8 3十6可再生 .能源众多项 来制备多品硅薄膜电池。化学气 相沉积主要是 以 S 12 1、SHC 3 i 1或 S 1为反应气体，在一定 i C2 i 1 、S C 4 i 的保 护气氛下反应生成硅原 子并沉 积在加热的衬底上 ， 衬底材料一般选用S、SO 、S 等。但是在非硅衬 i i2 i N4 底上很 难 形成较 大 的 晶粒 ， 且容 易在 晶粒 问形成 空 并 隙。为了解决这—r题，研究发现先用L C q ］P VD法在 衬底上沉积 一 层较薄 的非 晶硅 层 ，再 将这 层非 晶硅层 退 火 ，可以得 到较大 的 晶粒 ，然 后 再在这 层籽 晶上沉 目中投资 强度 排在首 位 。南开大 学研制 开发 的 电池 光 电转换效率已经达到1 %,已接近世界 先进水 。目前 4 该 项 目的实验 室技 术基本 成熟 ，开始进 人 中试 技术 开 发阶段，预计2 0 0 6年底完成中试，2 0年开始进行 0 7 —L e作底电 积厚的 多 晶硅薄 膜 。利用这样 的 多晶硅薄 膜制得 的太 阳能 电池 转换效率 明显提咼。 H oy- S 薄膜 代替 a 池 ，其带 i 1 P i SG 隙 可做到 1 1e ， a— i SG .2 v与 S/ a i e/a— SG 薄 ie 膜 电池相 比， a —i oy S 薄膜 电池能吸收 更小 S /P 1 i 2 0． 06N o ?玛= } U 5 MW 生产 线的技术开 发。南开 大学 已与天津保税 区签 署合作协． 【 义，将 在保税 区建 设我 国第一 条铜 铟硒 薄膜 太 阳能电池 中试线 ， 使我 国成为继德 、美 、日之后的第 四个开展这 种 电池 中试 开 发的 围家 ， 并 将形成具 备 自 维普资讯 有知 产权 n 铜 钠硒薄 膜人阳能 电池产 、 。 勺 1 刈 操 作人 贯健康 的 害足 小 忽 I。 找fJ能 ，I （ J 『 获 取 清 能源的 时 ，义埘 人体 手 人炎生 J 1 新 的危害 。 r } 符闺均 人御 究 ， ］） r『 f： 境造 成 制备 C 1 S u n e 薄膜的 方法彳 ： 反应 溅射 、真 蒸 丁皮 ? ? 法（ 源 、舣源 、 i ）、喷射热 解法 、化学池沉 积源 法、电沉积、封 窄阃的化学气卡输运 、n化学气卡沉 n积、分千束 外延 有机金属化学气十沉积等。H 』述 川题 不 ： 久将会逐个珩决，从I使啼化铺薄膜电池成为水 军m 会新的能 源成分之 ? 。 制钢硒 （I） C s系薄膜太 阳能 电池是未 来的太阳能电池主 流产品之一，可r泛应用于大 太1能电站、节能楼 5【］宇玻璃 肢航空航 等军 事用途 ,有 营巨大的市场需求 。 5 结束语 纵 太1能 电池这些午的 速发展，尢【足材料、5 }{仑 结 构的 卜， 还是制箭J岂的改进，都是为—富 r降低成 4碲化镉 （T ） Cd e薄膜电池 碲化午足一鬲种化合物半导体，其 带隙最适 合 丁光 本，提高转换效半。1符 /投人人的人、1 1= f 州} 物 力、财 研发太1 f池，定本I 5 L 1 L制 冶皂 的发腱 计划，从1 J1 J 速太 能电池的夫规模实}化进程。美同、德 平 1 } { u 电能 量转换 。用这 种半 导体做成 的太 阳电池有很 高的 理论转换 放牢 。碲 化 镉容 易沉积 成 大面积 的薄膜，沉 积速率 也高°C T薄膜太阳电池通常以C S/ C T de d de异质结 为荩础。 管C S [d e … d —C T干品格常数相差 1%， J0 世它 f组成的 质结电学 能优 ，制成的人1电池 『J 5几 f小除 r传统 晶体硅电池 的研究 —，上止在…界 1 fI 1 1 : 自歹】HI ，在薄膜 1阳能电池 的 J J也较为领。德 人十 】已经建成 r世界卜+仓部宋 这种电池来提供能 第 源的建筑。H本 水 …公 司也 叶划建造 u大批 节d *薄 J — J 的填充In岛F 07。 达F.5 C c dr器件通常在玻璃衬城 上制造，玻璃上一层 为透I判电极，其后的薄甚为C S d e背电极，喜 d 、C T 和 背电极1以足碳浆料 或金属溥 L °C 电池要求 光滑 n J dF e 的 TC O表面，这样 。 J 以 u能减小C S厚度，提高 J。 dC S和C r 的结品顷量，使 C S与 C e能形成 d dr e d dF 性能优 良的 质结 。 C T i帆 方法也 多，I d e5 电沉 、 膜人 能 电池板的1 J 。 : — 找，锡 尚德等 公J — J也 f进行着埘这 电池技术的研 究。｛: 薄膜 太 能电池的低成本增 r 它 f 人I能 一体j I I f竞争的实力。｝削备技术 1艺的改进 ，近 儿 池｝ {: 午来其光电转换效 率 断提高 ,术求尤伏f ；t H发展 中必然 有 赫地侮°P C I征溥帻材料制前方而 E Vo ) 有独特的优势，圳是与其它技术 （特如趟 雾化） 的联 、近距离外华 崩，沉积的薄膜 成分方便州 ，｝ 1以 层 计， J』— 一『他 成 为多 功能复合材料，常适合川薄膜人… 能电 卜 池材 料的带J 。我们课题 组 备使川陔技术进行S S n 近 离蒸气转运法、喷涂法、 丝网 刷法 、MOC VD 2 千 E等等。C T 的J uALde 度通 常为 15 m,i . □ f r i C T d e对。光的吸收 ，1 5 I就足够 了。 j .n 薄膜 太 『能 电池 材料 圳 前的研 究 r ，十 关结 果将陆 5 H 作?- 续十道。然，要使溥膜太 能 电池真 T 成为 种新 ｛ 乏 f = 能源，在 民经济主战场L发挥重要 I ,除 卜I I J需晏进 ,足应前持最为美、德、口、意等同研 究开发的土要对象。 ,足应前持最 为美、德、口、意等同研 究开发的土要对象。 6 5 四川人学 太阳能材料 与器件研 究所 在 目前，已获得的最高效率为 1 .%。 冯良柯教授的带 步提咼效 率，降低生产成本， 还要解决人觇摸生产 巾的关键｝ 术。相信薄膜太阳能 电池的发展将会更快 支 的推动“色电力” 的实现。■ 绿 参考文献 : 口阁怀恩 ,1陈光华朱秀红, .丝辅助M G V 等热W Eg C D 1 1 半 导体 多 晶薄 膜人 阳电池 的研制”。阳川人学已经1J出的碲化镉薄膜太阳电池 转换 半 导体 多 晶薄 膜人 阳电池 的研 制”。阳川人学已经1J 出的碲化镉薄膜太 阳电池 转换 带箭1效率达1 .%,进入了世界先进行列 技术高 速沉积高质量氢化非晶硅薄膜『.J人工晶体学报，0 5 4 5: ］ 2 0 J（） 4 7 1 4 7 4 领下，率先在找【开展J化镉薄膜太I电池的研究。玉I 题：“n W 题：“n W族化合物 直 是研究 ［］薛 俊 人员追求的 日。 华 此 ，以 ，颖， C T 膜 ，C 1S， 硅 ／微 晶硅 d 叠 e 县 un e 赵等 明 , 2 麦耀 非 晶 太 阳 薄 电池 的 研 究［ . 阳能 学报， 0 5 2 ()16 9 J太 ］ 2 0 6 4 ：6 1 6 『］a s u , .1ua a R. Hy ， . t y o c t C D p 1 S f s 5 M t m r H , k ,eaA Su na — V o ii u a i d d y 1 m fr oa c 1 p 1a in o s 1 r e 1 pi t o a c 、 o ＆ E egy S 1r n Ma: ras ＆ d o a Ce1 r 1 i 1 n S 1 r 1 es 多晶硅 喊和 If 硅膜 为代表的薄膜 人阳电池倍受 关沣。 _H : t 高转换 效率、低 成本和高稳定性 的 人m能 电池 膜电池容易制造，而 de C T薄膜太阳电池较其他的薄它向商品化进展皱快 。f是有毒庀素C d C T薄膜太阳电池较其他的薄它向商品化进展皱快 。f是有毒 庀素C d对环境的污染 19 .s、?)2 9 8 7 4 ( 4:7 2 5 9 20 1 ? 9 0 6 No 1 月于 仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途 For personal use only in study and research; not for commercial use. Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden. Pour l e tude et la recherche uniquement a des fins personnelles; pas a des fins commerciales. to员bko g^A.nrogeHKO TOpMeno^b3ymrnflCH6yHeHuac^ egoB u HHuefigo^^HM UCnO 员 B30BaTbCE UCnO 员 B30BaTbCE b KOMMepqeckux ue 贝 ex. 以下无正文

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