4.太陽(yáng)能電池的種類與特點(diǎn)
4.1太陽(yáng)能電池
電池行業(yè)是21世紀(jì)的朝陽(yáng)行業(yè)，發(fā)展前景十分廣闊。在電池行業(yè)中，最沒(méi)有污染、市場(chǎng)空間最大的應(yīng)該是太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池的研究與開發(fā)越來(lái)越受到世界各國(guó)的廣泛重視。太陽(yáng)能電池是一種近年發(fā)展起來(lái)的新型的電池。太陽(yáng)能電池是利用
光電轉(zhuǎn)換原理使太陽(yáng)的輻射為且過(guò)半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過(guò)程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”，因此太陽(yáng)能電池又稱為“
光伏電池”。當(dāng)前，太陽(yáng)能電池的開發(fā)應(yīng)用已逐步走向商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化;小功率小面積的太陽(yáng)能電池在一些國(guó)家已大批量生產(chǎn)，并得到廣泛應(yīng)用;同時(shí)人們正在開發(fā)光電轉(zhuǎn)換率高、成本低的太陽(yáng)能電池;可以預(yù)見，太陽(yáng)能電池很有可能成為替代煤和石油的重要能源之一，在人們的生產(chǎn)、生活中占有越來(lái)越重要的位置。
4.2太陽(yáng)能電池的分類
太陽(yáng)能電池主要包括:塊(片)狀、
薄膜狀。塊(片)狀分單晶硅、多晶硅、其它。薄膜狀分非晶硅、化合物、其它。
4.3多晶硅及其他光電轉(zhuǎn)換材料
以晶體硅材料制備的太陽(yáng)能電池主要包括:
單晶硅太陽(yáng)電池，鑄
多晶硅太陽(yáng)能電池，非晶硅太陽(yáng)能電池和薄膜晶體硅電池。單晶硅電池效率在11－15%之間;多晶硅電池效率在10－14%之間;非晶體電池效率在4－6%之間。單晶硅材料制造要經(jīng)過(guò)如下過(guò)程:
石英砂－冶金級(jí)硅－提純和精煉－沉積多晶
硅錠－單晶硅－
硅片切割。硅主要以siＯ
2形式存在
石英和沙粒中，單晶硅電池具有電池轉(zhuǎn)換效率高，
穩(wěn)定性好，但是成本較高；非晶硅太陽(yáng)電池則具有生產(chǎn)效率高，成本低廉，但是轉(zhuǎn)換效率較低，而且效率衰減得比較厲害;由于硅材料占太陽(yáng)電池成本中的絕大部分，降低硅材料的成本是光伏應(yīng)用的關(guān)鍵。澆鑄多晶硅技術(shù)是降低成本的重要途徑之一，該技術(shù)省去了昂貴的單晶拉制過(guò)程，也能用較低純度的硅作投
爐料，材料及電能消耗方面都較省。
鑄造多晶硅太陽(yáng)能電池則具有穩(wěn)定得轉(zhuǎn)換的效率，而且性能價(jià)格比最高;薄膜晶體硅太陽(yáng)能電池則現(xiàn)在還只能處在研發(fā)階段。目前，鑄造多晶硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)取代直拉單晶硅成為最主要的
光伏材料。
從固體物理學(xué)上講，硅材料并不是最理想的光伏材料，這主要是因?yàn)楣枋情g接能帶半導(dǎo)體材料，其光吸收系數(shù)較低，所以研究其他光伏材料成為一種趨勢(shì)。其中，碲化鎘(CdTe)和銅錮硒(CuInSe2)被認(rèn)識(shí)是兩種非常有前途的光伏材料，而且目前已經(jīng)取得一定的進(jìn)展，但是距離大規(guī)模生產(chǎn)，并與晶體硅太陽(yáng)電池抗衡需要大量的工作去做。
4.4非晶硅太陽(yáng)電池
非晶硅
薄膜太陽(yáng)能電池是指用非晶硅材料及其
合金制造的太陽(yáng)能電池，也稱為無(wú)定形硅(簡(jiǎn)稱a一Si)薄膜太陽(yáng)電池，
非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池已成了光伏能源中的一支生力軍，對(duì)整個(gè)潔凈可再生能源發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用。
無(wú)定形材料第一次在光電子器件領(lǐng)域嶄露頭角是在1950年。除無(wú)定形硅外，還有無(wú)定形硒(a一Se)和無(wú)定形三
硫化銻(a一SbS3)。在8a年代中期，世界上太陽(yáng)電他的總銷售量中非晶硅占有40%，出現(xiàn)非晶硅、多晶硅和單晶硅三足鼎立之勢(shì)。
4.5多晶薄膜與薄膜太陽(yáng)電池
最有效的辦法是不采用由硅原料、硅錠、硅片到太陽(yáng)電池的工藝路線，而采用直接由原材料到太陽(yáng)電池的工藝路線，即發(fā)展薄膜太陽(yáng)電他的技術(shù)。
作為單晶硅電池的替代產(chǎn)品，現(xiàn)在發(fā)展了薄膜太陽(yáng)電池，其中包括非晶硅薄膜太陽(yáng)電池，硒錮銅和磅化錫
薄膜電池，多晶硅薄膜太陽(yáng)電池。在這幾種薄膜電池中，最成熟的產(chǎn)品當(dāng)數(shù)非晶硅薄膜太陽(yáng)電池，其主要優(yōu)點(diǎn)是成本低，制備方便，但也存在嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即非晶硅電池的不穩(wěn)定性，其光電轉(zhuǎn)換效率會(huì)隨著光照時(shí)間的延續(xù)而衰減，另外非晶硅薄膜太陽(yáng)電池的效率也較低。因此，多晶硅薄膜電池被認(rèn)為是最有可能替代單晶硅電池和非晶硅薄膜電池的下一代太陽(yáng)電池。
多晶硅薄膜太陽(yáng)電池的研究概況
多晶硅薄膜太陽(yáng)電池的研究重點(diǎn)有兩個(gè)方面，其一是電池襯底的選擇，其二是制備電池的工藝和方法，但無(wú)論是哪一方面的研究都應(yīng)滿足制備多晶硅薄膜電池的一些基本
要求:
(1)低成本(材料和工藝)
(2)高效率
(3)易于產(chǎn)業(yè)化
對(duì)于襯底的選擇必須滿足以下一些條件:
(1)低成本
(2)
導(dǎo)電(或
絕緣，依
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)
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