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1、丈阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是渚洁能源，不产生任何的环境污染.在丈阳能的有效利用当中；犬 阳能光电利用是近些年来发展最快，摄具活力的硏究额域，是苴中摄受瞩目的项目之一制作丈阳能电池主要是以半导体材料为基础，苴工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应根据所用材料的不同，丈阳能电池可分为：1、硅丈阳能电池；Z以无机盐如碎化镭III占化合物、硫化镉、詞锢硒等爹元化合物为 材料的电池；M功能高分子材料制备的大阳能电池；4、纳米晶丈阳能电池等.一、硅丈阳能电池1.硅衣阳能电池工作原理与结构 衣阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下：瑜融.酣邂豫睡T
2、_十V Tg - -申-(pr- Q Q - fQ -p +- O - + - -J1.1.1I 1I4. - A _d- - (f- ：r -图中，正电荷表示硅原工负电荷表示围绕在硅原子旁辺的皿个电子当硅晶体中掺入其他的杂质，如酿磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可 以参照下图：宇 - -o 3 - - 0- 0 -哙 - - - - N型半导体中含有较篓的空穴，而P型半导体中含有较篓的电子，这样当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接融面形成电势差，这就是PN结当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里2G05EN. COM 会形成一于特殊的薄层)，界面
3、的P型一侧带负电，N型一侧带正电.$这是由于P型半导体篓空穴，N型半导体篓自由电子，出现了浓度差.牢備电祷区 N区的电子会扩散到P医，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成” N 了一于由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行.达到平衡后，就X形成了这样一于特殊的薄层形成电势差，这就是PN结.当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型 区的电疣.然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源.(如下图所示)2G0SEN.：C0M .狗剌冢电阿由于半导体不是电的良导体，电子在通过p-n结后如果在半导体中流动，电阻非常犬损耗也就非常犬但如果
4、在 上层全部涂上金雇阳光就不能通过，电疣就不能产生因此一般用金厘网格覆盖口-n结I如gj捺状电极）以増加 洪射光的面积另外硅表面非常光壳，会反射撞大量的太阳光，不能被电池利用-为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小 的保护腫（如图）.将医射损失減氷到氽甚至更小-一汆电池所能提供的电疣和电压毕竟有限于是人衍又将很窖电 池（通常是3E个7并联或串联起来使用,形财阳能光电檯2.硅太阳能电池的生产疣程通常的晶体硅丈阳能电池是在厚度35O450pm的高质量硅片上制成的,这种硅氏瓜提拉或浇铸的硅锭上镌割而上述方法实际消耗的硅材料更爹.为了节省材料目前制备爹晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法包括低压化学
5、气相沉祝（LPCVD ）和等离子増强化学气相沉祝（PECVD ）工艺此外,液相外延法（LPPE ）和诫射沉积法也可用来 制备窖晶硅薄膜电池.化学气相沉积主要是SiH2CIZ SiHClS, SiUI4或H4.为反应气体.在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在 加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiOZ SI3N4等但研究发现在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且客易在 晶粒间形成空隙.解决这一问题办法是先用LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，猖到 较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的爹晶硅薄膜，因此，再皓晶技术无疑是很重要的一亍环节，目前采用的技术 主要有固相结
6、晶法和中区熔再结晶法.窖晶硅薄腫电池除采用了再结晶工艺外另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能 电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明显提高三、纳米晶化学龙阳能电池在太阳能电池中硅丟太阳能电池无疑是发展杲成熟的但由于成本居高不下，远不能满足大规模推广应用的要求 为此，人们一直不斷在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索，而这当中新近发展的纳米Ti02晶体化学能太阳能电 池受到国内外科学家的重观.loade-TiOj electrolyte . FTO/glass* Dye electronPt/glass(counterelectrode)阳极：染料敏化半导体薄膜（TiOZ膜）阴极：镀钳的导电
7、玻璃旦染料敏化纳米晶体丈阳能电池（dsscs）例这种电池主要包括镀有透明导电腫的披璃基底染料敏化的半导体材料、对电极以及电解质等几部分.电解质:I3J1-如图所示白色小球表示Ti02,红色小球表示染料分子.染料分子吸收太阳光能舐迁到激览言激发态不稳定电子快速注入到紧邻的Ti02导带，快从电解质中得到补偿进ATI02导带中的电于最终进入导电膜,然后通过外回路产生光电疣纳米晶Ti02阳能电池的忧点在于它廉枷的成本和简单的工艺履稳定的性能-苴光电效率稳定在1QX旦上，制作成本怛为硅太阳电池的15-1/10 .寿命能达到20年以上.但由于此类电池的研究和开发刖刖起步，估计不気的将来会逐步走上市场.四、
8、染料敏化Ti02太阳能电池的手工制作1制作二氧化钛膜（1）先把二氧化钛粉末放入硏钵中与粘合剂进行研磨（2）接着用駛璃棒缓慢地在导电駛璃上进行涂膜（3）把二氧化钛膜放入酒蓿灯下烧结10-15分钟，然后冷却2利用天然染料为二氧化钛着色如團所示，把新鲜的或冰陈的黑梅、山梅、石榴軒或红茶，加一汤匙的水并进行挤压然后把二氧化钛膜放进去进 行着色，犬约需要5分钟，直到膜层变成深紫色如果膜层两面着色的不均匀可以再放进去浸泡5分钟，然后用乙醇冲 洗并用柔软的纸轻轻地擦干.3.制作正电极由染料着色的TiO2为电子疣出的一极（即负极）正电极可由导电疲璃的导电面（涂有导电的SnO2腫层）构成，利 用一个简单的万用表就可以判斷玻璃的那一面是可比导电的利用手指也可比做出判断导电面较为粗糙.如閣所示 把非导电面标上+，然后用铅笔在导电面上均匀地涂上一层石墨.4.加入电解质利用含碘禽子的濬液作为丈阳能电池的电解质它主要用于还原和再生染料.如團所示在二氧化钛膜表面上滴加 一到两滴电解质即可.5.组装电池杷若芭后的二暫化钛腫面胡卜帥存审卜.存陌卜面滴一电I两滴含碘和碘离平的申解质，申根的导申面朝下L、L、1ijI I6电池的测试出仕二氧忧钛膜上。把购片城堀棉徹错卄）.用曲T然子疋电池兴圧曲片城堀棊露仕外曲的都分用以柱璜导线JZ砰你的丈阳能电池就做成了”在室外曲日光下检测你的丈阳能电池是否可氐产生电流.
