最新太阳电池和组件资料课件PPT.ppt

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1、太阳电池和组件资料1.发展太阳电池的意义1.1保护气候，保护环境1.2分布式发电，节省空间，同时提升能源安全1.3提供偏远地区电力供应，进而提供全电力服务2.太阳电池原理大面积半导体pn结光生伏打效应太阳能转换成电能3.太阳电池的发展简史1）第一代太阳电池晶体硅太阳电池：晶体硅太阳电池占整个太阳电池产量的90％以上，是最重要也是技术最成熟的太阳电池。2）第二代太阳电池薄膜太阳电池：薄膜技术所需的材料较晶体硅太阳电池少得多，且易于实现大面积电池的生产，是一种有效降低成本的方法。薄膜电池主要有非晶硅薄

2、膜电池、碲化镉、铜铟硒以及多晶硅薄膜电池。3）第三代太阳电池聚光、叠层、中间带吸收、热载流子利用和光子上下转换。2007年8月，美国的delaware大学利用叠层技术制备得到了效率为42.8%的太阳电池，是目前太阳电池的最高效率；2009年8月，美国波音Spectrolab实验室制备出了聚光比240个太阳效率为41.6%的聚光太阳电池。1、按所用材料的不同，太阳电池也可分为：硅太阳电池砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒多元化合物为材料的太阳电池功能高分子材料制备的大阳电池纳米晶太阳能电池等。2

3、、按照材料的制程形态又可以分为体材料和薄膜型。体材料包括晶硅电池：单晶硅，多晶硅、化合物太阳电池，薄膜电池包括a-Si，CIGS，CdTe，Grātzel染料敏化电池、有机电池，有机/无机混和太阳电池等。4.太阳电池分类5.太阳电池现有技术硅料多晶硅锭单晶硅棒切割单晶硅电池片太阳能电池板单晶硅电池工艺多晶硅电池工艺5.1晶硅太阳电池5.太阳电池现有技术5.1晶硅太阳电池常规产业化技术5.太阳电池现有技术5.1晶硅太阳电池优点：硅原料丰富效率高，产业化效率>17%，国际领先>20％技术成熟基本无衰退

4、，寿命长，>25年缺点：生产过程高耗能，成本贵电池面积小，脆性大，易破碎方向：低成本的太阳级硅材料制备工艺，物理法提纯降低材料消耗的薄片化工艺，切片工艺与相应的电池工艺实现>20%高效率的低成本电池的结构设计与制备技术5.太阳电池现有技术5.2硅薄膜太阳电池5.太阳电池现有技术5.2薄膜硅太阳电池薄膜硅电池结构1－单结电池5.太阳电池现有技术5.2薄膜硅太阳电池薄膜硅电池结构2－叠层电池5.太阳电池现有技术5.2薄膜硅太阳电池优点：硅原料丰富技术比较成熟生产耗能较少，硅材料用量少适用于廉价衬底，比

5、如玻璃，不锈钢，聚合物等，可以大面积生产常见尺寸635mm×1245mm，美国AM：2.2米X2.6米5.弱光响应好，寿命也较长。缺点：电池效率低，衰退较明显生产设备相当昂贵硅烷原料价格也不便宜方向：生产设备国产化，低成本工艺设备开发。材料制备与器件结构设计，提高转换效率，提高电池稳定性。5.太阳电池现有技术5.3CIGS薄膜太阳电池优点：是已知吸收系数最大的半导体材料，光吸收大。转换效率高。制备方法多样，工艺成本低。缺点：需要稀有金属In方向：高质量材料制备，电池结构设计，界面优化。引入其它元素

6、进行带隙调节，发展叠层电池5.太阳电池现有技术5.4CdTe/CdS薄膜太阳电池优点：直接带隙，带隙1.45eV，与太阳光谱匹配最佳，光吸收大。高效率，理论效率27%。稳定性好。制备方法多样，工艺成本低。缺点：材料环境不友好方向：高质量材料制备，电池结构设计，界面优化。引入其它II-VI族元素进行带隙调节，发展叠层电池5.太阳电池现有技术5.5纳米TiO2染料敏化太阳电池染料敏化纳米晶体太阳能电池（DSSCs)主要包括镀有透明导电膜的玻璃基底、染料敏化剂、多孔纳米晶薄膜、对电极以及电解质等几部分。

7、优点：成本低，制作工艺简单。缺点：电池效率不高，稳定性也比较差，可以利用的染料种类不多。方向：提高效率和稳定性开发与太阳光谱更加匹配的染料更加合适的固体电介质5.太阳电池现有技术光电阳极:Dye+hν→Dye*(染料激发)Dye*→Dye++ｅ-(TiO2)(产生光电流)Dye++1.5Ｉ－→Dye+0.5I3-(染料还原)阳极发生的净反应为:1.5I－+ｈν→0.5I3-+ｅ-(TiO2)对电极:0.5I3-+ｅ-(Pt)→1.5I－(电解质还原)整个电池的反应结果为:ｅ-(Pt)+ｈν→ｅ-(

8、TiO2)(光电流)由于TiO2的禁带宽度较大(3.2eV)，可见光不能将其直接激发；在其表面吸附一层染料敏化剂后，染料分子可以吸收太阳光而产生电子跃迁。由于染料的激发态能级高于TiO2的导带，所以电子可以快速注入TiO2；电子在导带基底上富集，通过外电路流向对电极。染料分子输出电子后成为氧化态，它们随后被电解质中的I-还原而得以再生，而氧化态的电解质(I3-)在Pt对电极上得到电子被还原，从而完成一个光电化学反应循环。5.5纳米TiO2染料敏化太阳电池5.太阳电池现有技术5.6有