硅基薄膜和有机材料太阳能电池论文

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1、硅基薄膜电池、有机太阳能电池的优缺点及应用前景杜昊(常州大学材料科学与工程学院无机122班、学号:12471207)摘要：新能源和可再生能源是21世纪世界经济发展中最具决定性影响的技术领域之一。本文就硅基材料和有机材料为基础，浅析其优缺点和应用前景。关键词：硅基薄膜电池，有机太阳能电池，光电转换率，应用前景引言：由于人类对可再生能源的不断需求，促使人们致力于开发新型能源。太阳在40min内照射到地球表面的能量可供全球目前消费的速度使用1年，合理的利用太阳能将是人类解决能源问题的长期发展策略。本文介绍了其中两种太阳能电池的优势和不足之处，简单的介绍它们的

2、前景。硅基薄膜太阳能电池硅太阳电池的应用日趋广泛，但昂贵的原材料成为发展的瓶颈.薄膜太阳电池由于只需使用一层极薄的光电材料，材料使用非常少。并可使用软性衬底,应用弹性大，如果技术发展成熟，其市场面将相当宽阔。一、非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池应用优势具体如下：(1)材料和制造工艺成本低。(2)易于大规模生产。(3)具备弱光发电的性能，该性能使得非晶硅薄膜电池受风沙、雨雪等天气的影响很小，发电时间延长。(4)非晶硅电池工作屮不受环境的影响，而晶体硅电池如果其中一小部分被遮挡，会产生孤岛效应，这将极人的降低整个组件的功率输出。(6)具有透光性，而口组件能更好

3、的融合丁•建筑，在光伏建筑—•体化(BIPV)上具有很大的优势。非晶硅太阳电池主要缺点有两个：一•是它的不稳定性,即光电转换效率会随着光照时间的延续而衰减，另外光电转换效率也比较低，一般在8%到10%Z间。改进方法主要是要降低其衰减程度。非晶硅及其合金的光暗电导率随光照时间加长而减小，经170~200°C温度2h,又可恢复原状，这种现彖称为S-W效应。非晶硅太阳电池光衰退的主要因素是T层的STV效应。因此要捉高非硅太阳电池的稳定效率，首先要获得高稳定性的T层的a-Si:H材料。方法如下：采用分室沉积技术和高真空反应室消除杂质污染；在制备方法方而分别采用

4、了电子冋旋共振化学气相沉积(ECR一CVD)、氢根化学气相沉积(HR—CVD)、热丝(HW)法沉积和三极管系统；在制备工艺方面采川了H等离子体化学退火法、H2稀释法、He稀释法和掺氟法。采川这些制备技术和制备工艺的主耍目的都是为了减少非晶硅膜中的H含量和缺陷态密度，使其形成稳定的Si-Si键和Si-H键网络结构。比如，用常规PECVD技术制备的a-Si:H膜中含有约10%的H,而用化学退火法制备的a-Si:H膜的含H量小于9%,川热丝法制备的a-Si:H膜的含H量只有1%~2%0另外为微晶硅结合牛成非晶硅/微晶硅异质结太阳电池也是日前非晶硅薄膜电池研究

5、的主要方向，这种电池不仅继承了非晶硅电池的优点，而且可以延缓非晶硅电池的效率随光照衰减的速度。二、多晶硅（poly-Si）薄膜太阳电池多晶硅薄膜由许多大小不等，具有不同晶面取向的小晶粒构成。其晶粒尺寸一般约在几十至几百纳米级，大颗粒尺寸可达微米级。多晶硅薄膜太阳电池保持了品体硅太阳电池的稳定性，大幅度降低了硅料的用量，还可以生长在廉价的衬底材料上，明显地降低了电池成本。多晶硅薄膜电池的研究重点有两方面，一是电池衬底的选择，二是制备方法。多晶硅薄膜电池具有效率窩、性能稳定及成本低的优点，是降低太阳能电池成本的最有效的方法。目前尚存在如下问题：①多晶硅薄膜

6、低温沉积，质量差，薄膜晶粒尺寸小，电池效率低。②多晶硅薄膜高温沉积,能耗高，尚缺少适于牛长优质多晶硅薄膜的廉价而优良的衬底材料。今后应着重研发如下问题：①人面积、人晶粒薄膜的生长技术；②进一步提高薄膜的生长速率；③薄膜缺陷的控制技术；④优质、价廉衬底材料的研发；⑤电池优良设计、表面结构技术及背反射技术等的研究。三、硅基薄膜太阳电池的应用前景随着科技发展以及环境压力的日益增加，新能源在能源结构中的比例会越來越大。在光伏应用屮，硅基薄膜太阳电池有许多特殊的优点，比如：①硅基薄膜电池可在任何形状的衬底上制作，可直接做成建筑需要的各种形状的太阳电池，可极大地节

7、省女装空间，减少系统成本。特别是柔性衬底的硅基薄膜电池，轻而柔软，容易安装，在建筑集成市场中具有很大的竞争力。②可以做成透射部分可见光的硅基薄膜太阳电池，称为Seethrough型电池，这样的电池可做为小汽车的太阳顶及房屋的窗玻璃。③可在很薄的不锈钢和塑料衬底上制备超轻量级的硅棊薄膜太阳电池。这种电池具有很高的电功率/重量比（300W/kg）,对城帀遥感用平流层气球平台和军用无人驾驶寻航飞机的能源系统具有特殊的应用价值。由于硅基薄膜太阳电池的上述优点，再如上硅基薄膜电池在降低成本方血的巨大潜力，使其在光伏应用中占有不可轻视的地位。硅基薄膜电池的稳定光电

8、转换效率明显偏低只有10%左右，而传统的晶硅太阳电池转换效率在17%以上。对以看出目前硅基薄膜