实用薄膜太阳能电池的发展现状大全

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薄膜太阳能电池的发展现状篇1

薄膜太阳能电池可以使用在价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，下面是百分网网友给大家分享的“实用薄膜太阳能电池的发展现状大全”，希望能帮到大家！

1.没有内部电路短路问题(联机已经在串联电池制造时内建)

2.相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳)

3.有较佳的功率温度系数

4.材料供应无虑

5.较高的累积发电量

6.只需少量的硅原料

7.照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少

8.厚度较晶圆太阳能电池薄

9.较佳的光传输

10.可与建材整合性运用(bipv)

在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成，如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。

正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成，如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物，氧或空气，卤素及其盐类，含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料，如酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。

当外电路断开时，两极之间虽然有电位差(开路电压)，但没有电流，存储在电池中的化学能并不转换为电能。当外电路闭合时，在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路。同时在电池内部，由于电解质中不存在自由电子，电荷的传递必然伴随两极活性物质与电解质界面的氧化或还原反应，以及反应物和反应产物的物质迁移。电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完成。因此，电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。充电时，电池内部的传电和传质过程的方向恰与放电相反;电极反应必须是可逆的，才能保证反方向传质与传电过程的.正常进行。因此，电极反应可逆是构成蓄电池的必要条件。

为吉布斯反应自由能增量(焦);f为法拉第常数=96500库=安·小时;n为电池反应的当量数。这是电池电动势与电池反应之间的基本热力学关系式，也是计算电池能量转换效率的基本热力学方程式。实际上，当电流流过电极时，电极电势都要偏离热力学平衡的电极电势，这种现象称为极化。电流密度(单位电极面积上通过的电流)越大，极化越严重。极化现象是造成电池能量损失的重要原因之一。

极化的原因有三：

①由电池中各部分电阻造成的极化称为欧姆极化;

②由电极-电解质界面层中电荷传递过程的阻滞造成的极化称为活化极化;

③由电极-电解质界面层中传质过程迟缓而造成的极化称为浓差极化。减小极化的方法是增大电极反应面积、减小电流密度、提高反应温度以及改善电极表面的催化活性。

历史背景

随着煤、石油、天然气等能源日益枯竭和环境污染日益加剧,人们迫切需要寻找清洁可再生新能源。作为地球无限可再生的无污染能源———太阳能的应用日益引起人们的关注,将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制得到了迅速发展。目前以商品化的晶体硅太阳能电池的光电转化效率最高,但受材料纯度和制备工艺限制,成本高,很难再提高转化效率或降低成本。薄膜太阳能电池只需几μm的厚度就能实现光电转换,是降低成本和提高光子循环的理想材料。

物理优势

硅材料是现今太阳电池的主导材料，在成品太阳电池成本份额中，硅材料占了将近40%，而非晶硅太阳电池的厚度不到1μm，不足晶体硅太阳电池厚度的1/100，这就大大降低了制造成本，又由于非晶硅太阳电池的制造温度很低(-200℃)、易于 实现大面积等优点，使其在薄膜太阳电池中占据首要地位，在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅射法和热丝法等。特别是射频辉光放电法由于其低温过程(-200℃)，易于实现大面积和大批量连续生产，现成为国际公认的成熟技术。在材料研究方面，先后研究了a-sic窗口层、梯度界面层、μc-sic p层等，明显改善了电池的短波光谱响应.这是由于a-si太阳电池光生载流子的生成主要在i层，入射光到达i层之前部分被p层吸收，对发电是无效的.而a-sic和μc-sic材料比p型a-si具有更宽的光学带隙，因此减少了对光的吸收，使到达i层的光增加;加之梯度界面层的采用，改善了a-sic/a-si异质结界面光电子的输运特性.在增加长波响应方面，采用了绒面tco膜、绒面多层背反射电极(zno/ag/al)和多带隙叠层结构，即glass/tco/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/zno/ag/al结构.绒面tco膜和多层背反射电极减少了光的反射和透射损失，并增加了光在i层的传播路程，从而增加了光在i层的吸收.多带隙结构中，i层的带隙宽度从光入射方向开始依次减小，以便分段吸收太阳光，达到拓宽光谱响应、提高转换效率之目的。在提高叠层电池效率方面还采用了渐变带隙设计、隧道结中的微晶化掺杂层等，以改善载流子收集。

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