《太阳能电池的技术发展和应用状况》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳能电池的技术发展和应用状况（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、太阳能电池的技术发展和应用状况太阳能电池的技术发展和应用状况关键词：关键词：光电池；材料；技术；发展摘要：摘要：光伏技术可直接将太阳的光能转换为电能，用此技术制作的光电池使用方便，并且使用效率很高，从而具有很广阔的市场。还有就是了解他的一些制作材料。光伏技术可直接将太阳的光能转换为电能，用此技术制作的光电池使用方 便，特别是近年来微小型半导体逆变器迅速发展，促使其应用更加快捷。美、 日、欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划，开发方向是大幅度提 高光电池转换效率和稳定性，降低成本，不断扩大产业。目前已有80多个国家 和地区形成商业化、半商业化生产能力，年均增长达16，市场开拓从空间转 向
2、地面系统应用，甚至用于驱动交通工具。据报道，全球发展、建造太阳能住 宅（光电池 作屋顶、外墙、窗户等建材用）投资规模为600亿美元，而到2005年还会再翻一 倍达1200亿美元，光伏技术制作的光电池有望成为21世纪的新能源。以下按其 材料分类，展示光伏技术、产业及市场发展动向。太阳能之所以引起全世界的关注，一个重要原因是：由于这些年来人们对太阳能光电池所做的努力，已经使多晶硅光电池转化率达到15%，单晶硅光电池 转化率是20%，砷化镓光电池是25%，在实验室中特制的砷化镓光电池甚至已高 达35%- 36%！还有就是在国际市场上，目前太阳能电池的价格大约为每瓦3.15美元，并 网系统价格为每瓦6
3、美元，发电成本为每千瓦小时0.25美元。也就是说，太阳能 光电系统的发电成本，约为1996年美国煤电成本4.8至5.5美分/千瓦时的5倍。 注意到太阳能光电池的发电成本在沙漠地区和日常生活地区在日照时间有较大 差别，所以，实际上现有太阳能光电池的成本约是煤电成本的5至8倍。几种光 电池：晶体硅光电池晶体硅光电池 晶体硅光电池有单晶硅与多晶硅两大类，用P型（或n型）硅衬底，通过磷（或 硼）扩散形成Pn结而制作成的，生产技术成熟，是光伏市场上的主导产品。采用埋层电极、表面钝化、强化陷 光、密栅工艺、优化背电极及接触电极等技术，提高材料中的载流子收集效率 ，优化抗反射膜、 凹凸表面、高反射背电极等方
4、式，光电转换效率有较大提高。单晶硅光电池面 积有限，目前比较大的为10至20cm的圆片，年产能力46MWa。目前主要课题 是继续扩大产业规模，开发带状硅光电池技术，提高材料利用率。国际公认最 高效率在AM1.5条件下为24，空间用高质量的效率在AM0条件约为13.5?18， 地面用大量生产的在AM1条件下多在11?18之间。以定向凝固法生长的铸造多 晶硅锭代替单晶硅，可降低成本，但效率较低。优化正背电极的银浆和铝浆丝 网印刷，切磨抛工艺，千方百计进一步降成本，提高效率，大晶粒多晶硅光电 池的转换效率最高达18.6。 非晶硅光电池非晶硅光电池 a- Si（非晶硅）光电池一般采用高频辉光放电方法使
5、硅烷气体分解沉积而成的。 由于分解沉积温度低，可在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上沉积约1 m厚的薄膜，易于大面积化 （0.5m1.0m），成本较低，多采用p in结构。为提高效率和改善稳定性，有时还制成三层p in 等多层叠层式结构，或是插入一些过渡层。其商品化产量连续增长，年产能力4 5MWa，10MW生产线已投入生产，全球市场用量每月在1千万片左右，居薄膜电 池首位。发展集成型a-Si光电池组 件，激光切割的使用有效面积达90以上，小面积转换效率提高到14.6，大 面积大量生产的为8- 10，叠层结构的最高效率为21。研发动向是改善薄膜特性，精确设计光电池结构和控制各层厚度，改善各层
6、之间界面状态，以求得高效率和高稳定性。 多晶硅光电池多晶硅光电池 p- Si（多晶硅，包括微晶）光电池没有光致衰退效应，材料质量有所下降时也不 会导致光电池受影响，是国际上正掀起的前沿性研究热点。在单晶硅衬底上用 液相外延制备的p-Si光电池转 换效率为15.3，经减薄衬底，加强陷光等加工，可提高到23.7，用CVD法制 备的转换效率约为 12.6-17.3。采用廉价衬底的p- Si薄膜生长方法有PECVD和热丝法，或对a- Si：H材料膜进行后退火，达到低温固相晶化，可分别制出效率9.8和9.2的 无退化电池。微晶硅薄膜生长与a- Si工艺相容，光电性能和稳定性很高，研究受到很大重视，但效率
7、仅为7.7。大面积低温p-Si膜与-Si组成叠层电池结构，是提高a- S光电池稳定性和转换效率的重要途径，可更充分利用太阳光谱，理论计算表明 其效率可在28以上，将使硅基薄膜光电池性能产生突破性进展。铜铟硒光电 池CIS（铜铟硒）薄膜光电池已成为国际光伏界研究开发的热门课题，它具有转换 效率高（已达到17.7），性能稳定，制造成本低的特点。CIS光电池一般是在 玻璃或其它廉价衬底上分别沉积多层膜而构成的，厚度可做到2?3m，吸收层C IS膜对电池性能起着决定性作用。现已开发出反应共蒸法和硒化法（溅射、蒸 发、电沉积等）两大类多种制备方法，其它外层通常采用真空蒸发或 溅射成膜。阻碍其发展的原因是
8、工艺重复性差，高效电池成品率低，材料组分 较复杂，缺乏控制薄膜生长的分析仪器。CIS光电池正受到产业界重视，一些知 名公司意识到它在未来能源市场中的前景和所处地位，积极扩大开发规模，着 手组建中试线及制造厂。 碲化镉光电池碲化镉光电池 CdTe（碲化镉）也很适合制作薄膜光电池，其理论转换效率达30，是非常理 想的光伏材料。可采用升华法、电沉积、喷涂、丝网印刷等10种较简便的加工 技术，在低衬底温度下制造出效率12以上的CdTe光电池，小面积CdTe光电池 的国际先进水平光电转换率为15.8，一些公司正深入研究与产业化中试，优 化薄膜制备工艺，提高组件稳定性，防范Cd对环境污染和操作者的健康危害
9、。 砷化镓光电池砷化镓光电池 GaAs（砷化镓）光电池大多采用液相外延法或MOCVD技术制备。用GaAs作衬底的 光电池效率高 达29.5（一般在19.5左右），产品耐高温和辐射，但生产成本高，产量受 限，目前主要作空间电源用。以硅片作衬底，用MOCVD技术异质外延方法制造Ga As电池是降低成本很有希望的方法。 其它材料光电池其它材料光电池 InP（磷化铟）光电池的抗辐射性能特别好，效率达17?19，多用于空间方面 。采用SiGe单晶衬底，研制出在AM0条件下效率大于20的GaAsSi异质结外延 光电池，最高效率23.3。Si GeGaAs结构的异质外延光电池在不断开发中，控制各层厚度，适当
10、变化结构，可使太阳光中各 种波长的光子能量都得到有效利用，GaAs基多层结构光电池效率已接近40。 展望展望 国内自1958年起研究光伏技术，目前正加速发展光伏技术，完善、提高及 应用开发a-Si 制备技术，约有30个科研单位和10个生产厂，生产能力超过5.5MWa。由于受 市场及材料问题的困扰，生产成本高，实际产量只有1.5-2MWa。在2001- 2020年，拟实施光伏电源推动计划，发展户用光伏（50W）、小型光伏（10- 0KW）、特种光伏系统和联网光伏电站规划，以市场带动技术发展。 人类生活的衣、食、住、行都离不开能源，开发新能源的光伏技术已成为 国际上热门课题，每年都有大型国际性会议
11、研讨光伏技术，MW级中、大型光伏 电站正在全球建设和发展，10MW级的也已建成投产。展望21世纪，效率高、成 本低的薄膜化光电池将占光伏技术的主导地位，附有太阳光发电系统的住宅将 会普及，二十年代有望在空间建造太阳能电站，用微波或激光等电能传输技术 将电能送到地面供电。有专家建议在各大洲建立大型光伏发电站，用超导电缆 连接成全球性太阳能发电厂超导联网系统，使供电不受昼夜变化影响，迎来一 个光伏技术的新时代。从而有许多人看好太阳能光伏电池的未来。认为到了202 0年，光伏电池成本将由现在的25美分/千瓦时下降到10美分/千瓦时。注释：（注释：（ 太阳能光伏建筑集成技术（太阳能光伏建筑集成技术（B
12、IPVBIPV）是在建筑围护结构外表面铺设光伏组件，或）是在建筑围护结构外表面铺设光伏组件，或 直接取代外围护结构，将投射到建筑表面的太阳能转化为电能，以增加建筑供直接取代外围护结构，将投射到建筑表面的太阳能转化为电能，以增加建筑供 电渠道、减少建筑用电负荷的新型建筑节能措施。常见的光伏建筑集成系统主电渠道、减少建筑用电负荷的新型建筑节能措施。常见的光伏建筑集成系统主 要有光伏屋顶、光伏幕墙、光伏遮阳板、光伏天窗等，其中光伏屋顶系统的应要有光伏屋顶、光伏幕墙、光伏遮阳板、光伏天窗等，其中光伏屋顶系统的应用最广泛，光伏幕墙和光伏遮阳板的发展非常迅速。目前，国内光伏建筑集成用最广泛，光伏幕墙和光伏遮阳板的发展非常迅速。目前，国内光伏建筑集成 技术主要应用于国家和地方示范工程中，尚未实现完全商业化发展。）技术主要应用于国家和地方示范工程中，尚未实现完全商业化发展。）
