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1、新能源材料的發(fā)展與展望電子01張營營摘要：隨著科技的發(fā)展以及對能源的極大需求，新型綠色環(huán)保的太陽能電池顯示出了可觀的發(fā)展前景。根據(jù)制作材料的種類和狀態(tài)的不同將太陽能電池分為以下幾種：單晶硅材料太陽能電池、多晶硅材料太陽能電池、非晶硅材料太陽能電池、薄膜型材料太陽能電池、有機材料太陽能電池。本文主要對以上太陽能電池材料以及相應(yīng)太陽能電池原理進行了簡單的闡述，對不同材料的太陽能電池的優(yōu)缺點進行了比較和分析，從而為以后改進與發(fā)展提供依據(jù)，并對太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率及相關(guān)材料的發(fā)展進行了展望。關(guān)鍵詞：太陽能電池、單晶硅材料、多晶硅材料、
2、非晶硅材料、有機材料、薄膜型材料、光電轉(zhuǎn)化效率正文：近年來，隨著全球能源需求量的不斷增加及傳統(tǒng)的一次性不可再生能源的逐漸枯竭，人們把眼光投向了氫能、核能、風(fēng)能、太陽能等可再生能源。而太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源，是未來最有希望的能源之一。目前人類利用太陽能的方式主要是通過光電轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)的，太陽能發(fā)電具有安全可靠、無污染、制約少、故障率低、且維護簡便等諸多優(yōu)點，從而為人類大規(guī)模利用太陽能開辟了廣闊的前景。根據(jù)材料的種類和狀態(tài)的不同，太陽能電池主要有以下幾種：單晶硅材料太陽能電池、多晶硅材料太陽能電池、非晶硅材料太陽能電
3、池、薄膜型材料太陽能電池、有機材料太陽能電池，下面分別予以簡單介紹。1、單晶硅材料太陽能電池單晶硅材料太陽能電池是開發(fā)得最早的一種太陽能電池。硅的禁帶寬度為1.leV，是間接遷移型半導(dǎo)體。當(dāng)陽光從電池表面入射到內(nèi)部時，入射光分別被各區(qū)的價帶電子吸收并激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子一空穴對。勢壘的作用將電子掃人N區(qū)，而將孔穴掃入P區(qū)。各區(qū)產(chǎn)生的光載流子在內(nèi)建電場的作用下，反方向越過勢壘，形成光生電流，實現(xiàn)光一電轉(zhuǎn)換過程。單晶硅材料太陽能電池具有比較高的轉(zhuǎn)換效率，規(guī)模生產(chǎn)的電池組件的效率可以達到12—16%。與其他種類的太陽能電池相比，單晶硅
4、電池的轉(zhuǎn)換效率為最高。作為原料的高純單晶硅片多是從電子工業(yè)半導(dǎo)體器件加工中退出的產(chǎn)品，以往在市場上可大量地以較便宜的價格得到。最新的動向是向超薄、高效發(fā)展，不久可有100μm左右甚至更薄的單晶硅太陽能電池問世。德國的研究已經(jīng)證實40μm厚的單晶硅電池的效率達到20％。單晶硅材料太陽能電池的實驗室實現(xiàn)的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到24．7％。2、多晶硅材料太陽能電池單晶硅材料電池以其轉(zhuǎn)換效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點在國際市場上得到了廣泛應(yīng)用。但單晶硅對原料的純度要求高，生產(chǎn)成本居高不下，制約了單晶硅在普通領(lǐng)域的廣泛推廣和應(yīng)用。而多晶硅材料太陽能電池
5、以其轉(zhuǎn)換效率較高(19．8％)、性能穩(wěn)定和成本適中而得到越來越廣泛的應(yīng)用。多晶硅太陽能電池使用的材料多半是含有大量單晶顆粒的集合體，或用廢次單晶硅材料和冶金級硅材料熔化澆鑄而成，然后注入石墨鑄模中，待慢慢凝固冷卻后，即得多晶硅錠。這種硅錠可鑄成立方體，以便切片加工成方形太陽能電池片，可提高材料利用率和方便組裝。多晶硅太陽能電池的制作工藝與單晶硅太陽能電池差不多，電耗低，總的生產(chǎn)成本較低。3、非晶硅材料太陽能電池非晶硅是硅和氫(約10％)的一種合金，它對陽光的吸收系數(shù)高，其光譜響應(yīng)的峰值與太陽光譜的峰值很接近。1μm厚度就能充分吸
6、收太陽光，厚度不足單晶硅的1／100?；钚詫訉璨牧系男枨罅看蟠鬁p少，可明顯節(jié)省昂貴的半導(dǎo)體材料。目前非晶硅電池仍處在發(fā)展之中。與晶體硅太陽能電池不同，非晶硅薄膜太陽能電池在制備過程中可實現(xiàn)單體電池的內(nèi)連接，即非晶硅電池可直接制成所需的電參數(shù)的組件形式。非晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性都不夠好非晶硅的制備多用硅烷作為原料，主要可通過化學(xué)氣相沉積工藝。目前生產(chǎn)非晶硅太陽能電池多采用等離子增強化學(xué)氣相沉積，可用單室沉積，也可多室沉積。摻雜氣主要有硼烷和磷烷。4、薄膜型材料太陽能電池薄膜型太陽能電池材料主要有銅銦鎵硒、碲化鎘等。銅錮
7、稼硒薄膜太陽能電池開發(fā)時間還不長，是較有前途而被寄予厚望的新型低成本太陽能電池。該薄膜太陽能電池單元的制備是先用濺射、噴涂或蒸發(fā)法在基片上沉積Cu，In和Ga層，再在Se氣氛中硒化。碲化鎘(CdTe)已成為公認(rèn)的高效、穩(wěn)定、廉價的薄膜光伏器件材料，而且在各種制備條件下都可以得到較好的電池結(jié)果，包括非常粗糙的工藝，如電鍍。與傳統(tǒng)型太陽能電池（結(jié)晶型）相比，年發(fā)電量更多，硅的使用量與制造耗能較少，采用無鉛焊料等環(huán)保部件，能夠以與非晶硅型太陽能電池相同的尺寸實現(xiàn)1.3倍的發(fā)電輸出。5、有機材料太陽能電池有機太陽能電池具有柔韌性和成本低
8、廉的優(yōu)勢，是近年出現(xiàn)的新型太陽電池。與結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、成本高昂、光電壓受光強影響波動大的傳統(tǒng)半導(dǎo)體固結(jié)太陽電池相比，有機太陽能電池制備工藝簡單，可采用真空蒸鍍或涂敷的方法制備成膜，且可以制備在可彎曲折香的襯底上形成柔性太陽能電池。與無機硅太陽能電池相比，其具有結(jié)構(gòu)
