第一篇：太陽能電池材料的制作是近些年來發展最快

摘要

太陽能電池材料的制作是近些年來發展最快、最具活力的研究領域，是最受矚目的項目之一。制作太陽能電池材料主要是以半導體材料為基礎，根據所用材料的不同，太陽能電池可分為：硅太陽能電池；以無機鹽如砷化鎵ⅲ-v化合物、硫化鎘等多元化合物為材料的電池；功能高分子材料制備的太陽能電池；納米晶太陽能電池等。但是。目前全世界已經大規模產業化生產的太陽能電池是硅太陽能電池。硅太陽能電池主要是由單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池構成的晶體硅太陽能電池，其產量占到當前世界太陽能電池總產量的90％以上。它們工藝技術成熟，性能穩定可靠，光電轉換效率高，使用壽命長。此外還有非晶體太陽能電池。

第1章 太陽電池簡介

1.1 晶體硅太陽電池

晶體硅太陽電池是PV(Photovoltaic)市場上的主導產品，優點是技術、工藝最成熟，電池轉換效率高，性能穩定，是過去20多年太陽電池研究、開發和生產主體材料.缺點是生產成本高.在硅電池研究中人們探索各種各樣的電池結構和技術來改進電池性能，進一步提高效率.如發射極鈍化、背面局部擴散、激光刻槽埋柵和雙層減反射膜等，高效電池在這些實驗和理論基礎上發展起來的。本節主要介紹單晶硅太陽電池與多晶硅太陽電池。1.1.1單晶硅太陽電池

單晶硅太陽電池制備和加工工藝：一般以高純度單晶硅棒為原料，有些也用半導體碎片或半導體單晶硅的頭尾料，經過復拉制成太陽電池專用單晶硅棒。在電弧中用炭還原石英砂制成純度約為99%冶金及半導體硅，然后將它在流化床反應器中進行化學反應，達到電子及半導體硅要求。

將硅棒切成厚度約 300um 硅片做為太陽電池原料片，通過在硅片上摻和擴散，硅片上形成了pn結，然后采用絲網印刷法，將銀漿印在硅片上做成刪線，經過燒結，同時制成背電極，并在有刪線的面上涂減反射膜，這樣，單晶硅電池片就制成了。經檢驗后的單體片按需要規格組裝成太陽電池組件（太陽電池板），用串聯和并聯方法構成一定輸出開路電壓和短路電流[1]。1.1.2多晶硅太陽電池

目前，太陽能電池使用的多晶硅材料，多半是含有大量單晶顆粒的集合體，摘要

或用廢次單晶硅料和冶金級硅材料熔化澆鑄而成。其工藝過程是：選擇電阻率為100～300Q ·cm的多晶塊料或單晶硅頭尾料，經破碎，再用1：5的氫氟酸和硝酸混合液進行適當的腐蝕，然后用去離子水沖洗呈中性，并烘干。用石英坩堝裝好多晶硅料，加人適量硼硅，放人澆鑄爐，在真空狀態中加熱熔化。熔化后再保溫約20min，然后注入石墨鑄模中，待慢慢凝固冷卻后，即得多晶硅錠。這種硅錠可鑄成立方體，以便切片加工成方形太陽電池片，可提高材制利用率和方便組裝。

多晶硅太陽能電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，其光電轉換效率約12％ 左右，稍低于單晶硅太陽能電池，但是材料制造簡便，節約電耗，總的生產成本較低，因此得到快速的發展。

1.2 薄膜太陽電池

目前薄膜太陽能電池按材料可分為硅薄膜型、化合物半導體薄膜型和有機薄膜型。本節主要介紹了非晶硅薄膜電池與多晶硅薄膜電池。1.2.1非晶硅薄膜電池

非晶硅有較高的光吸收系數。特別是在0.3～0.75μm 的可見光波段，它的吸收系數比單晶硅高出一個數量級，對太陽輻射的吸收效率要高40 倍左右，用很薄的非晶硅膜（約1μm厚）就能吸收90%有用的太陽能。與單晶硅與多晶硅材料相比，非晶態硅的原子在空間排列上失去了長程有序性，但其組成原子也不是完全雜亂無章地分布。由于受到化學鍵，特別是共價鍵的束縛，在幾個原子的微小范圍內，非晶態與晶體的硅具有非常相似的結構特征。由于非晶硅沒有晶體所要求的周期性原子排列，可以不考慮制備中晶體與襯底間的晶格失配問題。因而非晶硅薄膜幾乎可以淀積在任何襯底上，包括玻璃襯底，易于實現大面積化。1.2.2多晶硅薄膜電池

多晶硅材料是許多單晶顆粒（顆粒直徑為數微米至數毫米）的集合體，各單晶顆粒的大小、晶體取向彼此各不相同。盡管多晶硅存在晶粒間界，不利于太陽能電池轉換效率的提高。但因制備多晶硅材料比制備單晶硅材料要便宜得多，研 摘要

究人員正致力于減少晶粒間界的影響以期得到低成本多晶硅太陽能電池。

多晶Si薄膜電池是兼具單晶Si和多晶Si電池的高轉換效率和長壽命以及非晶Si薄膜電池的材料制備工藝相對簡化等優點的新一代電池。在不太遙遠的將來，多晶Si薄膜電池技術可望使太陽電池組件的成本降低至1美元左右，從而使得光伏發電的成本能夠與常規能源相競爭。因此，近些年來，多晶Si薄膜材料和相關的電池工藝方面的工作引起了人們極大的關注。

1.3 GaAs太陽電池

1.3.1 GaAs 基單結太陽電池

由于太陽光譜的能量分布較寬，而半導體材料的帶隙Eg都是確定的，因此只能吸收其中能量比其禁帶寬度值高的光子，太陽光中能量小的光子則透過電池被背面電極金屬吸收轉化成熱能，而高能光子超出禁帶寬度的多余能量，通過光生載流子的能量熱釋作用傳遞給電池材料本身使其發熱。這些能量最終都沒有變成有效電能，因此對于單結太陽能電池，即使是晶體材料制成的，理論最高轉換效率也只有25％左右。單結GaAs電池只能吸收特定光譜的太陽光，實驗室實現的轉換效率最高25．8％，高于晶體硅的23％ [2]。1.3.2 GaAs 基多結太陽電池

采用不同禁帶寬度的III—V族材料制備的多結疊層GaAs太陽能電池，通過禁帶寬度由大到小組合，使得這些III—V族材料可以分別吸收和轉換太陽光譜中不同波長的光，能大幅提高太陽能電池的轉換效率，更多地將太陽能轉變成電能。疊層太陽能電池可以外延生長技術制備，在具有一定結晶取向的襯底上延伸并按一定晶體學方向生長薄膜，每層薄膜都稱為外延層。在襯底上逐層生長各級子電池，最終得到多結疊層結構電池。目前主要采用的有金屬氣相外延(MOCVD)和分子束外延(MBE)等外延生長技術[3]。

1.4 染料敏化電池

摘要

1991 年, 瑞士洛桑高等工業學院的Michael Gr? tzel教授領導的研究小組將納晶多孔薄膜引入染料敏化太陽能電池(DSCs)中,使得這種電池的光電轉換效率有了大幅度的提高, 逐漸成為最有希望得到應用的新型太陽能電池之一。相比于硅基太陽電池, DSC電池以其低廉的成本、簡單的工藝和相對較高的光電轉換效率而引起了全世界的廣泛關注, 并迅速掀起了研究熱潮。

染料敏化電池主要包括三個部分：附了染料的多孔光陽極、電解質和對電極。染料吸收光子后發生電子躍遷, 光生電子快速注入到半導體的導帶并經過集流體進入外電路而流向對電極。失去電子的染料分子成為正離子, 被還原態的電解質還原再生。還原態的電解質本身被氧化, 擴散到對電極, 與外電路流入的電子復合, 這樣就完成了一個循環。在DSC電池中,光能被直接轉換成了電能, 而電池內部并沒有發生凈的化學變化。

摘要

第二篇：太陽能電池的優勢及其發展

太陽能電池的優勢及其發展

太陽能電池這個名詞相信大家都略有所聞，但是對它的了解程度相信大家都不高，相信此文會帶給大家更深認識。

其實早在50年前，太陽能電池就被發明出來，但是當時的太陽能電池的轉換效率低下，并且價格極其昂貴，主要用作衛星、燈塔和電子計算器等的電源；直到90年代，太陽能電池的效率才有了一定的提高，開始應用進入家庭和大樓；而現在，太陽能電池正向全球擴展。

太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。一光電效應工作的薄膜式太陽能電池為主流，它是一種能將太陽光直接轉化為電能的器件，算是一種特別的小型電源。太陽能電池大有前途，可以長期使用，具有永久性、清潔性和靈活性三大優點。它可以只靠太陽光轉化成電能，相對于火力發電、核能發電來說，它不會引起環境污染；而相對于水力發電、風力發電來說，它所需要的金錢是較少，所消耗的資源也是無限的，對于普通城市的人來說更加方便，它也減少了電在導線上的消耗；相對于普通太陽能板來說，它能夠直接應用到各種的生活家用電器，在國外甚至還有以太陽能電池作為電源的特種跑車競賽活動，所應用的范圍比太陽能板廣泛；而對于普通干電池來說，它所能提供的電是普通干電池無法攀比的，并且它的使用期叫、較長，不會在短時期內丟棄或消耗完電能，從客觀方面看是減少了垃圾排放，更加環保；所以，綜合以上全部，太陽能電池無論在哪一個方面都占有一定優勢。

2009年哥本哈根聯合國氣候變化大會呼吁全球節能減排，走“低碳經濟”的道路。而太陽能是一種取之不盡，沒有噪聲，還不排放二氧化碳的資源，我們使用太陽能電池正正是符合“低碳經濟”這一點。使用太陽能電池，不用消耗煤消耗石油消耗天然氣，就能使用各類電器，減少了極大部分的二氧化碳排放，實現減排，即保護了環境，保護了人類，也能間接地“保護”我們的錢包，相信這點還是很多人看重的！

其實在未來，太陽能電池也是大有市場的，因為它可以應用于各個范圍：

1、家庭發電系統；

2、無線通訊；

3、各類電子產品，如計算機、收音機等；

4、交通運輸，如汽車、燈塔等；

5、農業生產；

6、其它。并且邁入21世紀，科技日新月異，各類新型的電子產品被研發出來，并進入平民百姓的生活，但是這些產品都需要有電源供應，缺了電源，這些新產品還是“英雄無用武之地”！而在我們的太陽能電池被不斷推廣到全球后，這個問題將會成為歷史。其實太陽能電池可以應用于各方面，例如：作為一種特別電源，可以用在半導體收音機上，變成有陽光就可以聽廣播，這個使用于物資貧乏的西北部貧瘠地區；它還可以用與手機上，就像在為手機進行慢性充電，延長普通手機電池的使用期；還有，對于幾個月才換一次電池的手表之類的，如果用的是太陽能電池，那么可以說是徹底免去了更換電池的麻煩??如果有廠家研發出類似這樣的產品，那么相信其市場肯定是十分的大！

太陽能電池已經經歷了過去“被研發”與現在“被提高，被推廣”兩個階段，相信到未來“被廣泛使用”這一階段不會再遙遠，它在將來會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規能源，而且將成為世界能源供應的主體！

第三篇：旅游業是現代發展得最快的產業之一

旅游業是現代發展得最快的產業之一。確實如此，旅游業的增長率通常已超過全球經濟的增長率。有時在那些有陽光和大海的地方，似乎每天都會蹦出來一個新的度假勝地。地中海和加勒比海濱以及墨西哥，佛羅里達和夏威夷的太平洋海岸線，只是近年來被大力開發成旅游區中的少數幾個。

旅游的目的多種多樣。有些人旅游完全是為了娛樂或愉快，他們是度假者，有些人是出于健康原因，有些人是去走親訪友，這顯然是因為世界各地的人口流動性越來越大。還有些人則是為了擴大知識面，他們信奉旅行可拓展視野的傳統觀念，由于這些人外出旅行的主要目的是娛樂，所以他們通常都可以被視為旅游者。當然，旅游者中還包括那些有公務在身的出差者，他們中有的是賦有具體使命的商務人員或政府官員，有的是參加會議的人士，他們常常勞逸結合，做到工作休閑兩不誤。

對于旅游者中的娛樂旅游者和公務旅游者這兩大類，旅游行業的營銷方法有所不同。娛樂旅游者對較為廉價的交通費以及其他低價位的促銷活動反應較為積極，并因此而選擇自己的旅游目的地。用專業術語來講，娛樂旅游者組成了旅游業的價格彈性市場，而公務旅游者則屬價格無彈性市場的對象。公務旅游者不以價格定旅程，他們預先定下所去之地，費用通常由他們的雇主支付，他們尋求可靠的而不是廉價的服務，他們去的地方多為大城市或工業中心而不是度假勝地。當然，許多會議現在也在度假勝地的酒店里舉。然而，應該指出的是，一些大都市自身就是世界上最重要的旅游區，因而很難區分哪些屬純娛樂旅游，哪些屬公務旅游。

第四篇：硅基太陽能電池的發展及應用

..硅基太陽能電池的發展及應用

摘要：太陽能電池是緩解環境危機和能源危機一條新的出路，本文介紹了硅基太陽能電池的原理，綜述了硅基太陽電池的優點與不足，以及硅基太陽能電池和其他太陽能電池的橫向比較，硅基太陽能電池在光伏產業中的地位，并展望了發展趨勢及應用前景等。

關鍵詞：硅基

太陽能電池

轉換效率

1引言

二十一世紀以來，全球經濟增長所引發的能源消耗達到了空前的程度。傳統的化石能源是人類賴以生存的保障，可是如今化石能源不僅在滿足人類日常生活需要方面捉襟見肘，而且其燃燒所排放的溫室氣體更是全球變暖的罪魁禍首。隨著如今全球人口突破70億，能源的需求也在過去30年間增加了一倍。特別是電力能源從上世紀開始，在總能源需求中的比重增長迅速。中國政府己宣布了其在哥本哈根協議下得承諾，至2020年全國單位國內生產總值二氧化碳排放量比2005年下降40%--45%，非化石能源占一次能源消費的比重提高至少15%左右【6】。

目前太陽能電池主要有以下幾種：硅太陽能電池，聚光太陽能電池，無機化合物薄膜太陽能電池，有機化合物薄膜太陽能電池，納米晶薄膜太陽能電池，疊層薄膜太陽能電池等，其材料主要包括產生光伏效應的半導體材料，薄膜襯底材料，減反射膜材料等【5】。

（圖1：太陽能電池的種類）

太陽電池的基本工作原理是：在被太陽電池吸收的光子中，那些能量大于半導體禁帶寬度的光子，可以使得半導體中原子的價電子受到激發，在p區、空間電荷區和n區都會產生光生電子左穴對，也稱光生載流子。這樣形成的光生載流子由于熱運動，向各個方向遷移。光生載流子在空間電荷區中產生后，立即被內建電場分離，光生電子被推進n區，光生空穴被推進p區。因此，在p-n結兩側產生了正、負電荷的積累，形成與內建電場相反的光生電場。這個電場除了一部分要抵消內建電場以外，還使p型層帶正電，n型層帶負電，因此產生了光生電動勢，這就是光生伏特效應(簡稱光伏)。

圖1典型的晶體硅太陽電池結構圖【6】

由于太陽能能源有如此優越的特性，因此，大力發展可再生能源成為了當今世界的熱門研究領域，從長遠角度來看，在各種可再生能源技術光伏發電自20世紀90年代后半期進入了快速發展時期，最近10年和最近5年的太陽電池的年均增長率都達到了爆發性的水平。我國太陽能光伏產業的發展在世界光伏市場的拉動下快速發展起來。2007年我國太陽電池產量達到了1088 MW，占世界總產量的27.2%，超過了日本(920 MW)和歐洲(1062.8 MW)，成為世界太陽電池的第一大生產國。到了2010年中國光伏電池產量己超過全球總產量的50%，目前己有數十家公司在海外上市，行業年產值超過3000億人民幣。太陽能光伏發電技術具有可持續發展的特點;最豐富的資源來源(太陽)和最潔凈的發電過程【4】。

由于太陽電池研究涉及的學術與技術內容過于廣泛，而且據近幾年市場數據分析，硅基太陽能電池占太陽能電池總產量的98%，故本文只對當前生產化主要的硅基太陽能電池材料進行論述。

硅基太陽能電池的原理與特點

根據硅片厚度的不同，可分為晶體硅太陽能電池和薄膜硅太陽能電池兩大類。本文主要論述以下幾種硅基太陽能電池的基本原理：單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池，多晶硅薄膜太陽能電池，非晶硅薄膜太陽能電池，微晶硅薄膜太陽能電池。

晶體硅的發電過程大致如下：P型晶體硅經過摻雜磷可得N型 硅，形成P-N結，當光線照射到硅晶體的表面時，一 部分光子被硅材料吸收，光子的能量傳遞給硅原子，使電子發生躍遷，成為自由電子，在P-N結兩側聚 集，產生電位差。當外部接通電路時，在該電壓的作 用下，將有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。

2.1 單晶硅太陽能電池

硅系列太陽能電池中，單晶硅大陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟。高性能單晶硅電池是建立在高質量單晶硅材料和相關的成熱的加工處理工藝基礎上的。現在單晶硅的電地工藝己近成熟，在電池制作中，一般都采用表面織構化、發射區鈍化、分區摻雜等技術，開發的電池主要有平面單晶硅電池和刻槽埋柵電極單晶硅電池。提高轉化效率主要是靠單晶硅表面微結構處理和分區摻雜工藝。在此方面，德國夫朗霍費費萊堡太陽能系統研究所保持著世界領先水平。該研究所采用光刻照相技術將電池表面織構化，制成倒金字塔結構。并在表面把一13nm。厚的氧化物鈍化層與兩層減反射涂層相結合．通過改進了的電鍍過程增加柵極的寬度和高度的比率：通過以上制得的電池轉化效率超過23%，是大值可達23．3％。Kyocera公司制備的大面積（225cm2）單電晶太陽能電池轉換效率為19．44%，國內北京太陽能研究所也積極進行高效晶體硅太陽能電池的研究和開發，研制的平面高效單晶硅電池（2cm X 2cm）轉換效率達到19.79%，刻槽埋柵電極晶體硅電池（5cm X 5cm）轉換效率達8.6%。

2.1.1 單晶硅的優點和不足

單晶硅太陽能電池轉換效率無疑是最高的，在大規模應用和工業生產中仍占據主導地位，雖然其轉換效率高，但是制作單晶硅太陽能電池需要大量的高純度硅材料，且工藝復雜，電耗很大池工藝影響，且太陽能電池組件平面利用率低，致使單晶硅成本價格居高不下。要想大幅度降低其成本是非常困難的。為了節省高質量材料，尋找單晶硅電池的替代產品，現在發展了薄膜太陽能電池，其中多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池就是典型代表。

2.2多晶硅太陽能電池

目前，太陽能使用的多晶硅材料，多半是含有大量單晶硅顆粒的集合體，或用廢棄單晶硅材料和冶金基硅材料熔化澆筑而成，其工藝過程是選擇電阻率為100-300??cm的多晶塊料或單晶硅頭尾料，經破碎，用1:5的氫氟酸液混合進行適當的腐蝕，然后用離子水沖洗呈中性，并烘干，用石英坩堝裝好許多硅料，加入適當硼硅，放入澆鑄爐，在真空狀態下加以熔化，熔化后保持約20min,然后注入石墨鑄模中，慢慢冷卻后即基硅錠，然后切片加工成太陽能電池片，即多晶硅太陽能電池。

2.2.1 多晶硅太陽能電池的優點和不足

它的成本和單晶硅差不多，其轉換約為12%左右，稍低于單晶硅太陽能電池，但是材料制造簡便，總的生產成本較低，因此得到了大量發展。

2.3 多晶硅薄膜太陽能電池

通常的晶體硅太陽能電池是在厚度350－450μm的高質量硅片上制成的，這種硅片從提拉或澆鑄的硅錠上鋸割而成。因此實際消耗的硅材料更多。為了節省材料，人們從70年代中期就開始在廉價襯底上沉積多晶硅薄膜，但由于生長的硅膜晶粒大小，未能制成有價值的太陽能電池。為了獲得大尺寸晶粒的薄膜，人們一直沒有停止過研究，并提出了很多方法。目前制備多晶硅薄膜電池多采用化學氣相沉積法，包括低壓化學氣相沉積（LPCVD）和等離子增強化學氣相沉積（PECVD）工藝。此外，液相外延法（LPPE）和濺射沉積法也可用來制備多晶硅薄膜電池【3】。2.3.1多晶硅薄膜太陽能電池的優缺點

多晶硅薄膜電池由于所使用的硅遠較單晶硅少，又無效率衰退問題，并且有可能在廉價襯底材料上制備，其成本遠低于單晶硅電池，而效率高于非晶硅薄膜電池，因此，多晶硅薄膜電池不久將會在太陽能電地市場上占據主導地位。2.4 非晶硅薄膜太陽能電池

非晶態硅，其原子結構不像晶體硅那樣排列得有規則，而是一種不定形晶體結構的半導體。非晶硅屬于直接帶系材料，對陽光吸收系數高，只需要1 ùm厚的薄膜就可以吸收80%的陽光。非晶硅薄膜太陽能電池于1976年問世，非晶硅薄膜太陽能電池的成本低，便于大規模生產。由于硅原料不足和價格上漲，促進了高效使用硅的技術和非晶硅薄膜系太陽能電池的開發。非晶硅薄膜電池低廉的成本彌補了其在光電轉換效率上的不足，未來將在光伏發電上占據越來越重要的位置。但是由于非晶硅缺陷較多，制備的太陽能電池效率偏低，且其效率還會隨著光照衰減，導致非晶硅薄膜太陽能電池的應用受到 限制。目前非晶硅薄膜電池研究的主要方向是與微晶硅結合，生成非晶硅/晶硅異質結太陽能電池，這種電池不僅繼承了非晶硅電池的優點，而且可以延緩非晶硅電池的效率隨光照衰減的速度，目前單結非晶硅薄膜電池的最高轉換效率為17.4%【3】。

2.4.1非晶硅薄膜太陽能電池優點與缺陷

非晶硅薄膜太陽能電池與晶體硅太陽能電池相比，具有重量輕、工藝簡單、成本低、耗能少和便于大規模生產等優點，因此受到人們 重視，并得到迅速的發展。非晶硅薄膜太陽能電池首先實現商品化，也是目前產業規模最大的薄膜電池。

雖然非晶硅薄膜太陽能電池得到了廣泛的研究和應用。但是，依然存在著很多問題需要去解決:y光學禁帶寬度為1.7 eV，使得材料本身對太陽輻射光譜的長波區域吸收不敏感，限制了其光電轉換效率;(2)光電轉換效率隨著光照時間的增長而衰弱，即所謂的光致衰退(S W)【2】效應，使得電池性能不穩定;(3)制備過程中，非晶硅的沉積速率較低，影響了非晶硅薄膜太陽能電池的商業化生產;(4)電池組件的后續加工困難，如Ag電極的處理問題;(5)在薄膜沉積過程中存在大量的負面雜質，如Oz , Nz和C等，影響薄膜的質量和電池的穩定性。2.5 微晶硅薄膜太陽能電池

微晶硅薄膜可采用與非晶硅兼容的技術制備，鑒于非晶硅良好的短波響應特性和微晶硅良好的長波響應特性，常用微晶硅作底電池，形成非晶硅/微晶硅疊層結構，可大幅度提高轉換效率。通過諸多實驗室的努力，微晶硅電池自1994年被報道以來，轉換效率得到明顯的提高。目前，單結微晶硅電池的效率已超過10%，微晶硅薄膜的制備方法有:基于高氫氣稀釋比，高功率密度的PECVI〕技術;用氫等離子體退火處理a-Si:H薄膜;電子回旋共振擔CR)等離子體淀積技術;用熱絲法(VV1J或Cat)技術【1】。2.5.1微晶硅薄膜太陽能電池的優勢與不足

微晶硅薄膜太陽能電池具有過渡層結構，幾乎沒有s-w效應，穩定性好，可拓展太陽光譜范圍，使其轉換效率高，具有與非晶硅材料相同的低溫工藝、工藝簡單、便于大面積生產的優點，主要存在的問題就是其生長速率較低的問題，不利于降低制造成本。這將成為今后重點的研究方向。主流太陽能電池材料的比較

單晶硅太陽能電池是開發得最早、使用最廣泛的一種太陽能電池，其結構和生產工藝已定型，產品已廣泛應用于空間技術和其它方面單晶硅太陽能電池是由高質量的單晶硅材料制成的.目前，商用晶體硅光伏產品的光轉化率約為20%左右.由于單品硅材料的制作成木昂貴，而半導體薄膜太陽能電池材料只需幾微米厚就能實現光電轉換.是降低成本和提高光子循環的理想材料，非晶硅薄膜太陽能電池是用非晶硅半導體材料制備的一種薄膜電池。非晶硅薄膜太陽能電池可以用玻璃、特種塑料、陶瓷、不銹鋼等為襯底.多晶硅薄膜太陽電池是將多晶硅薄膜生長在低成本的襯底材料上作為太陽電池的激活層。納米Ti0:半導體的化學性質穩定.納米Ti0:半導體用做太陽能電池材料的原理與硅半導體相同.但TiO:是寬禁帶(3.2eV)半導體化合物，應用于太陽能電池只有波長較短的太陽光（λ ≥387nm)才能被吸收.而這部分紫外線((300--400nm)只占到達地面上的太陽光能的4%-6%，太陽能利用率很低.提高太陽能吸收效率的途徑是縮短Tin:半導體的禁帶寬度使其吸收光譜向可見光擴展，可以通過金屬離子摻雜、非金屬離子注人、半導體復合以及染料敏化等幾個方法來縮短Ti0:的禁帶寬度。

從20世紀70年代起開始探索一些具有大共扼結構的有機化合物或金屬配合物用做太陽能電池材料與無機半導體太陽能電池相比，有機材料制備太陽能電池具有制造面積大、制作簡單、廉價、并且可以在可卷曲折疊的襯底上制備具有柔性的太陽能電池等優點.有機太陽能電池材料主要是一些具有大共扼結構的有機小分子花類化合物、有機染料分子、富勒烯及其衍生物等.有機小分子化合物的主要優勢是制備和表征比較簡單，化學結構很容易修飾，可以根據需要進行設計和改變官能團。

過渡金屬配合物是一類新型的光電材料化合物，它可以兼有過渡金屬離子的變價特性和有機分子結構的多樣性，這類化合物的特點是過渡金屬離子被有機配體所環繞，有機配體易于進行分子設計和分子裁剪，而過渡金屬離子的d軌道或漱道上具有未成對電子，能形成特有的光電性質。目前用做太陽電池材料的金屬配合物主要有菁類化合物和具有共扼結構的聯毗啶過渡金屬配合物。

染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized Soar Cells, DSSCs).以半導體 Ti02薄膜為光陽極，并引入了染料敏化劑，使電池效率達到7.1%，這種電池的出現為太陽能電池的發展帶來了新方法，它將帶有發色團的染料分子引人到半導體中，大大增強了半導體TiO,捕獲太陽光的能力。由于現在對界面電荷的分離機理還不是很明確，當電荷分離形成之后就會發生電荷的遷移電子移向正極而空穴移向負極，從而在兩極間形成一定的電勢，但在電荷的遷移過程中，也伴隨著電荷的重新結合(重合)。電荷重合浪費了界面電荷分離所儲存的電勢能，極大地降低光電轉化的效率.目前染料敏化太陽能電池材料還存在光電轉換率低，或是電池材料的壽命短.因此尋找光轉換效率高壽命長的光敏染料是染料敏化太陽能電池材料研究的重要方向。硅基太陽能電池的發展和應用前景 4.1 硅基的發展歷程

硅基太陽能電池的發展可劃分為三個階段（如圖1所示），每一階段效率的提升都是因為新技術的引入。

圖1電池效率發展路程圖

1954年貝爾實驗室Chapin等人開發出效率為6%的單晶硅太陽能電池到1960年為第一發展階段，導致效率提升的主要技術是硅材料的制備工藝日趨完善、硅材料的質量不斷提高使得電池效率穩步上升，這一期間電池效率在15%。1972年到1985年是第二個發展階段，背電場電池（BSF）技術、“淺結”結構、絨面技術、密柵金屬化是這一階段的代表技術，電池效率提高到17%，電池成本大幅度下降。1985年后是電池發展的第三階段，光伏科學家探索了各種各樣的電池新技術、金屬化材料和結構來改進電池性能提高其光電轉換效率：表面與體鈍化技術、Al/P吸雜技術、選擇性發射區技術、雙層減反射膜技術等。許多新結構新技術的電池在此階段相繼出現，如效率達24.4%鈍化發射極和背面點接觸（PERL）電池。目前相當多的技術、材料和設備正在逐漸突破實驗室的限制而應用到產業化生產當中來。目前已經有多家國內外公司對外宣稱到2008年年底其大規模產業化生產轉換效率單晶將達到18%，多晶將超過17%。

4.2 硅基太陽能電池的應用前景

目前，硅基電池已廣泛應用于工業、農業、商業、通信、軍事、航火等領域。還包括家用電器以及公用設施。硅基電池的應用主要可分為3種類型:并網型、離網和家用電器產品。

4.2.1 并網

進入21紀以來，全球太陽能光伏并網發電并網容址增長了44.1倍.從2000年的28 7MW遞增至2008年的29.85MW，年均增長率 達60.99%，同比2007年增長了72.65%.全球太陽能光伏并網發電并網累積總里增長10.5倍，從2000的1.435G增至2008年的16.4GW，年增長率為35.6%。世界各國都在樓宇和家居屋頂應用了太陽能電池，所發的電大都可以并網。4.2.2離網應用

與井網發電相比，離網發電具有靈活等特點，特點，始終占據著重的市場份領，如用于通信聯絡中繼站的供電、邊遠山區小功率的生活用電等場合。在不少偏遠地區如遠離城市的農場、山區、葡萄園采用離網方式發電，如水泵的供電系統。功率可高達441.3KW。

4.2.3 家用電器應用

太陽能發電雖受晝夜、晴雨、季節的影響，但可以分散地進行，所以它適合于各家各戶分散進行發電，而且要聯接到供電網絡上。太陽電池日益成為家用電器的“能源心臟”。

1.太陽能電話。以太陽能作能源的無線電話已在英國一家無線電公司問世。它利用頂端上裝的太陽能接收板，可以不斷給電池充電。使用者的聲音通過無線電波輸入附近的電話交換機，再傳送到各地電話通訊網去。巴黎伏德瓦特公司制作的太陽能收費公用電話，耗電量極低，只要在陽光下充電幾小時，便足夠使用10多天。

2.太陽能冰箱。法國的太陽能冰箱以甲醇為制冰劑，每24小時可制冰10公斤，保鮮30公斤食物。印度研制出一種倉庫用的大型太陽能冰箱，上部裝的拋物線鏡面將陽光集中在半導體網孔上，把光轉換成電流，箱內溫度保持在－2℃，可冷藏500公斤食品，每天還可制出25公斤冰來。

3.太陽能空調器。日本夏普電器公司制造的這種空調裝置，當天氣晴朗時，全部動力都由陽光供給，多云或陰天時才使用一般電源。期間的轉換由控制系統自動完成，用它可使一間18平方米的居室室溫保持在20℃左右，并較一般空調器節約電費60％以上。

4.太陽能電視機。芬蘭研制的太陽能電視機只要白天把半導體硅光電池轉換器放在有陽光的窗臺上，晚上不需電源便可觀看電視。轉換器貯存的電能，可供工作電壓為12伏的電視機使用3至4小時。印度研制的太陽能電視機，其能源吸收系統只要每天工作4小時，即使連續3天無太陽，也能正常接收信號播放節目。

5.太陽能照相機。日本制作的世界上第一架太陽能照相機，重量僅有475克，機內裝有先進的太陽能電池系統，其蓄電池可連續使用4年。美國一家公司生產了一種新型的135照相機。它的光圈、速度均由微電腦自動控制，電力則由太陽能硒光電池提供，只要有光線就能供電。

5.總結

目前晶體硅電池仍然是硅基太陽能電池的主要部分，但由十成木、環保等發而的制約。為了尋找晶硅電池的替代品，人們除開發了硅基薄膜太陽能電池外，又不斷研制其它材料的太陽能電池。其中主要包括砷化嫁III-V族化合物、硫化福、硫化福及銅錮硒薄膜電 池等。但這些材料有些含有劇毒而制約其發展。

硅基薄膜憑借其而積大、成木低、工藝設備成熟、易集成、無毒、有多種廉價襯底選擇以及適合制備柔性電池等優勢，己經成為工業生產的一個重要組成部分。隨著研究的深入，技術的進步和成木的進一步下降，薄膜電池將占據越來越多的市場份額，最終取代體硅材料成為太陽能電池的主要材料。薄膜電池的另一個優點是適合作為光伏建筑一體化(BIFV)的材料，非氫化非晶硅薄膜電池的生產線己有很多條，但其紅外波段的響應較弱，受到光致衰

減效應的影響，組件效率較低。為了充分利用光譜減小光致衰減效應以提高效率，非晶微晶疊層電池己成為目前研究的一個熱點。多晶硅薄膜電池的制備溫度較高，耐高溫襯底的成本

大致為組件制造成本的三分之一，因此尋找低成本的襯底和高效的低溫制備技術和工藝藝是目前研究的一個重點。

參考文獻

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【5】黃慶舉，林繼平，魏長河，.姚若河。硅太陽能電池的應用研究與進展。廣東廣州。華南理工大學電子信息學院，茂名學院物理系。

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第五篇：太陽能電池行業發展現狀及前景預測分析

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當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發太陽能資源，尋求經濟發展的新動力。歐洲一些高水平的核研究機構也開始轉向可再生能源。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，各國的太陽能電池制造業爭相投入巨資，擴大生產，以爭一席之地。

目前，全球太陽能電池市場競爭激烈，歐洲和日本領先的格局已被打破。盡管主要的銷售市場在歐洲，但太陽能電池的生產重鎮已經轉移到亞洲。2011年，在光伏市場帶動下，全球光伏電池產量持續增長，達到29.5GW。

在世界光伏市場的強力拉動下，中國太陽能電池制造業通過引進、消化、吸收和再創新，獲得了長足的發展。中國太陽能電池產業的發展大致可分為三個階段。第一階段為1984年以后的研究開發時期；之后迎來了2001年以后的產業形成時期，第二階段也是尚德等太陽能電池廠商開始創業的時期；2005年至今的第三階段是中國太陽能電池產業的快速發展時期。

得益于國家對太陽能等新能源產業的政策、資金支持，2011年太陽能電池產業增長迅速，在世界10大太陽能電池生產商中有6家是中國企業。

前瞻產業研究院數據顯示：2012年2月24日，工業和信息化部發布了《太陽能光伏產業“十二五”發展規劃》，以促進太陽能產業可持續發展。該《規劃》的提出對于太陽能光伏企業來說，對市場是個極大地刺激，也將引領光伏企業走上快速發展的軌道。《規劃》將晶硅電池、薄膜電池、高效聚光太陽能電池列為“十二五”期間的發展重點。

中國已在太陽能電池生產制造方面取得重要地位，也將成為使用太陽能的大市場。近年來國家陸續出臺了太陽能屋頂計劃、金太陽工程、上網電價等諸多補貼扶持政策，在政策的支持下中國有望像美國一樣，啟動一個巨大的市場。

前瞻網《2013-2017年中國太陽能電池行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》共十一章。首先介紹了太陽能電池的定義、種類、應用領域等，接著分析了國際國內太陽能電池產業的現狀，然后具體介紹了單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、多元化合物太陽能電池、薄膜太陽能電池的發展。隨后，報告對太陽能電池行業做了技術研發分析、原料市場分析、關聯產業發展分析、投資分析和未來前景趨勢分析，最后分析了國內外太陽能電池重點生產企業的運營狀況。

資料來源：前瞻網《2013-2017年中國太陽能電池行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》，百度報告名稱可看報告詳細內容。