薄膜太阳能电池研究进展.doc

招专业人才 上一览英才

薄膜太阳能电池研究进展
罗志聪
（武汉理工大学理学院应用化学）
摘要：薄膜太阳能电池作为一种新能源材料，近年来得到的飞速发展和进步，其良好的发展前景，促使着千千万万的科技工作者竞相研究相关技术与产品。本文主要介绍薄膜太阳能电池的发展历程及其未来的展望，并通过简略介绍各代薄膜太阳能电池的基本特点，让读者对薄膜太阳能电池的发展历程有基本了解。
关键词 薄膜 太阳能电池 发展历程 特点
前言
随着经济社会的发展，在工业革命以来，人类的科技水平一直保持高速发展，极大地改善了人类的生活水平，以至于大量的自然资源被消耗殆尽，寻找并开发可再生新能源早已成为了广大科技工作者的工作重心。太阳能作为一种良好的新能源，目前多国投入大量资金用于太阳能的开发利用。如今光电技术已经成为热门的学科，同时它与各种学科之间的互相交叉也大大促进了各种新的光电子材料的发展。例如，薄膜技术与光电子学领域的互相渗透使得光电子薄膜技术不断迅速发展，涌现了各种新型的光电薄膜器件，并且这些光电薄膜器件正在以较快的速度不断发展和进步。对光电薄膜材料的研究和开发工作是非常活跃的，所涉及的光电薄膜材料也很丰富，相应技术的更新换代周期越来越短。
正文
目前社会上所流通的薄膜太阳能电池材料包括：Ge和si单晶以及以它们为基的掺杂体；化合物半导体有：CdS、CASe、CdTe，ZnSe、HgSe、HgTe，PbS，PbSe、InP、InAs，InSb、GaAs，GaSb等【1】。
按照国际上通行的太阳能电池分类标准：第一代为单晶硅太阳能电池；第二代为多晶硅，非晶硅等低成本太阳能电池；第三代太阳能电池就是高效、低成本、可大规模工业化生产的铜铟镓硒(C I G S)等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池，其中一个重要的指标是制造成本必须可以达到低于75日元／W (5元人民币/W)的水平【2】；从技术路线发展看，硅薄膜电池已经发展到第四代——非晶硅/微晶硅双结叠层电池，这种非晶硅与微晶硅叠层的基本结构成为未来硅薄膜电池的主流发展趋势【3】。
第一代太阳能电池为单晶硅太阳电池，晶体硅电池是PV(Photovoltaic)市场上的主导产品，优点是技术、工艺最成熟，电池转换效率高，性能稳定，是过去20多年太阳电池研究、开发和生产主体材料。缺点是生产成本高。在硅电池研究中人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能，进一步提高效率。如发射极钝化、背面局部扩散、激光刻槽埋栅和双层减反射膜等，高效电池在这些实验和理论基础上发展起来的【4】。
第二代太阳能电池为多晶硅、非晶硅等低成本太阳能电池。其中非晶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不高，直接影响了它的实际应用。多晶硅薄膜在长波段具有高光敏性，能有效吸收可见光 ，具有与晶体硅一样的光照稳定性，因此被公认为是高效、低耗的理想光伏材料。在制造工艺上，多晶硅薄膜电池集电池和组件于一体，从而大大降低了生产成本【5】。
第三代太阳能电池就是高效、低成本、可大规模工业化生产的铜铟镓硒(C I G S)等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。这一代电池的优势主要体现在以下几个方面：1、半导体锁具备的禁带宽度有利于对电池进行帶隙裁剪；2、结晶效果良好；3、对于Si系半导体，Na等碱金属的存在会极大地影响半导体的性能，而在CIGS系中，微量的Na则会提高转化效率和成品率； 4、CIGS是已知的半导体材料中光吸收系数最高的，达到105/cm；5、没有光致衰退效应（SWE）的半导体材料，光照甚至会提高CIS的转换效率，因此此类太阳能电池的工作寿命长；6、CIGS是一种直接带隙的半导体材料，最适合薄膜化。同时由于其极高的光吸收系数，电池吸收层的厚底较小，大大降低了原材料的消耗【6】。
第四代太阳能电池为非晶硅/微晶硅双结叠层电池。研究表明，微晶硅薄膜太阳能电池的制备技术能与现有非晶硅薄膜电池的制备技术兼容，而且微晶硅薄膜电池几乎不存在光致衰退效应。但微晶硅薄膜太阳能电池吸收系数低、沉积速率较慢、带隙较窄。目前，微晶硅薄膜太阳能电池的沉积速度都还不是很快。努力提高微晶硅薄膜太阳能电池的沉积速率将是未来的研究方向【7】。
结语
历经数十年的发展，太阳能电池无论是材料、结构的丰富，制备工艺的改进，还是新理论的建立，都是为了降低生产成本，提高转换效率。现有的薄膜太阳能电池都存在光电转换效率不是高这一共同缺点，如何提高光电转换效率并降低生产成本，这是该领域研究的重点。相信通过世界各国研究人员的共同努力，随着新材料的出现和新工艺的改进，薄膜太阳能电池的转换效率及稳定性将会得到进一步提高，逐步降低的生产成本也会有利于将来的大规模上网，薄膜太阳能电池将在以后的生产和生活中它将给人们带来更大的帮助。
参考资料：
【1】 徐慢，夏冬林，杨晟，赵修建，薄膜太阳能电池，材料导报，2006
【2】 庄大明，张弓，CIGS薄膜太阳能电池研究现状及发展前景，新材料产业，2005
【3】 高鹏，2012的新希望——薄膜太阳能电池发展趋势分析与应用展望，电力技术，2010
【4】 汪建军，刘金霞，太阳能电池及材料研究和发展现状，浙江万里学院学报，2006
【5】 刘玉萍，陈枫，郭爱波，李斌，但敏，刘明海，胡希伟，薄膜太阳能电池的发展动态，节能与环保，2006
【6】 庄大明，张弓，CIGS薄膜太阳能电池研究现状及发展前景，新材料产业，2005
【7】 章诗，王小平，王丽军，朱玉传，林石裕，顾应展，田健健，周成琳，薄膜太阳能电池的研究进展，材料导报，2010

一览英才网 是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！
联系人：施结琴 电话：[phone] 邮件：shijq@ 网站：光伏英才网