无机和有机聚合物太阳能电池简介

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1、无机和有机聚合物太阳能电池简介太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用（光生伏特效应）直接产生电能,不需要消耗燃料和水等物质,使用中不释放包括二氧化碳在内的任何气体,是对环境无污染的可再生能源1954美国贝尔实验室发明单晶硅太阳能电池，效率为6％，是最早的太阳能电池太阳能电池无机太阳能电池有机太阳能电池光化学太阳能电池块状太阳能电池薄膜太阳能电池单晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池硅薄膜型太阳能电池化合物半导体薄膜型太阳能电池多晶硅非晶硅砷化镓碲化镉铜铟镓硒太阳能电池原理——光生伏特效应太阳光照射到pn结，产生电子—空穴对，在内建电场的的作用下，电子流入n区，空穴流入p区，在pn结附近形成与势垒方

2、向相反的光生电场，使p区带正电，n区带负电，产生电动势太阳能电池主要参数开路电压：VOC短路电流：ISC太阳能输入功率：At为电池总面积，F（λ）为在波长人处入射到电池上的每厘米2秒单位带宽的光子数，hc/λ为每个光子的能量填充因子：转换效率：块状太阳能电池单晶硅太阳能电池无机太阳能电池工艺：单晶硅棒——硅片——掺杂形成PN结——n结上丝网印刷银浆形成栅线——p结上铝浆烧结制成背电极——栅线表面涂覆增透膜——太阳能电池单体片——太阳电池组件——太阳能电池阵列结构：NP栅线电极背电极增透膜单晶硅能太阳电池是最早实现商业化的一种太阳能电池商业光电转换效率为16%~20%消耗大量的高纯硅材料,而

3、制造这些材料工艺复杂,电耗很大,在太阳能电池生产总成本中己超1/2多晶硅太阳能电池工艺：多晶块料或单晶硅头尾料——1:5的氢氟酸和硝酸混合液进行适当的腐蚀——去离子水冲洗呈中性并烘干——装入石英坩埚加入硼硅——放入浇铸炉真空熔化——注入石墨铸模中凝固冷却——多晶硅锭硅锭可铸成立方体,以便切片，可提高材料利用率和方便组装商业光电转换效率约12%左右材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展薄膜太阳能电池背景：高纯多晶硅价格飙升，使得晶体硅电池价格上涨，为薄膜太阳能电池带来了行业机会多晶硅薄膜光伏电池制备方法：化学气相沉积法,液相外延法和溅射沉积法化学气相沉积法工艺流程：SiH

4、2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4——保护气氛下——反应生成硅原子——沉积在加热的衬底上衬底材料：一般选用Si、SiO2、Si3N4等薄膜太阳能电池中发展速度最快的使用的硅远较单晶硅少无效率衰退问题可以在廉价衬底材料上制备成本远低于单晶硅电池效率高于非晶硅薄膜电池非晶硅薄膜太阳能电池工艺：硅烷等离子体分解法硅烷——掺杂乙硼烷和磷化氢气体——基板（玻璃、不锈钢）低温成膜薄膜材料能在较低的温度下直接沉积在廉价衬底上，有大幅度降低成本的潜力适合用于建筑光伏一体化以及大型太阳能并网发电系统光电转换效率偏低,国际先进水平为10%左右,且不够稳定,常有转换效率衰降的现象砷化镓薄膜太阳能电池制

5、备方法晶体生长法、直接拉制法、气相生长法、液相外延法特点耐高温性能强最高光电转换,效率约38%特别适合做高温信息记录材料、聚光太阳电池碲化镉薄膜电池薄膜电池中历史是最久的结构：2μm层的p型CdTe层与厚0.1μm的n型CdS形成工艺：电流沉积法是最便宜的方法之一,沉积操作需要的温度较低,所耗用碲元素也最少,也是工业界采用的主要方法铜铟（镓）硒薄膜太阳能电池铜铟（镓）硒薄膜太阳电池由于成本低、光电转换效率高，没有衰退被认为是最有发展前景的电池之一结构CIGS薄膜、缓冲层CdS薄膜、窗口层ZnO和ZnO:Al薄膜，Mo薄膜玻璃基板。其核心是作为吸收层的CIGS薄膜工艺Mo薄膜玻璃基板:玻璃的

6、清洗和磁控溅射镀膜CIGS薄膜：有两种技术路线，即共蒸发法和溅射后硒化法共蒸发法第一步衬底温度为350℃左右蒸发In和Ga，形成In2Se3、Ga2Se3三族硒化物第二步衬底温度为560℃左右蒸发Cu，薄膜形成富Cu的CIGS薄膜第三步衬底温度仍为560℃左右，蒸发少量In和Ga，不但消除了表面的Cu2-xSe,而且表层形成了富Ga、In的硒化物和表面Ga的梯度分布优点：薄膜质量好容易实现元素的梯度分布电池转换效率高，世界纪录小面积电池效率19.5%和大面积120x60c扩组件效率超过13%都是由蒸发法制备的缺点：设备要求严格蒸发过程不容易控制大面积均匀性与连续化生产难度很大溅射后硒化法预

7、制层溅射：直流磁控溅射，使用纯In靶、不同比例的CuGa合金靶顺序溅射硒化：硒化采用不同的硒源，又分为硒化氢硒化法和固态硒源硒化固态硒源硒化：先对炉壁加温至220℃以上，硒化室真空抽到3x10-5Pa以下。在硒源升到230℃以上时开始硒化过程。恒温范围在550℃—560℃之间，由自动温控装置控制衬底温度CdS薄膜CdS薄膜采用CBD(水浴)法。在本论文中薄膜的制备采用CdSO4体系，用360ml去离子水、浓度0.75M的