星空体育平台太阳能电池研究综述详解doc太阳能电池研究进展综述 [摘要]:综述了当前太阳能电池发展中的新技术和新方向。为使太阳能电池能够更加充分地吸收太阳光，表现出更高的能量转换效率，同时具备更加低廉的成本及更为广泛的应用领域，薄膜电池、柔性电池以及叠层电池已经成为太阳能电池领域的重要发展方向。 [关键词]：太阳能电池；单晶硅；染料敏化太阳能电池 [Abstract]：Summarizes the new technology and new directions in the development of the current solar cell. In order to make the solar battery can be more fully absorb sunlight, exhibit higher energy conversion efficiency, with lower cost and more widely used in the field, thin-film batteries, battery and a flexible laminated battery has become an important development direction in the field of solar battery. [Keywords]：Solar cells; Silicon; Dye sensitized solar cell 1.引言 人类生存离不开能源，特别是人类现代文明更离不开能源。常规的化石能源对环境的严重污染所导致的生态破坏、地球温室效应等正日趋严重的威胁着人类生存，而且化石能源迟早会枯竭耗尽。因此以太阳能为代表的可再生能源，实现能源工业的可再生发展具有重要意义。太阳能电池的种类很多，按照所用材料的不同可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池等。经过半个多世纪的发展，太阳能电池经历了第一代晶硅太阳能电池，第二代薄膜太阳电池，第三代高效太阳电池的研究。目前，市场上大量产的是单晶硅和多晶硅太阳电池。随着产业化生产技术日益成熟，实验室的高效电池也逐步运用于产业化生产。 由于太阳能发电具有无污染、安全、寿命长、维护简单、资源永不枯竭等特点，随着世界范围内能源的短缺以及人们环保意识的增强，太阳能被认为是21世纪最重要的新能源。自20世纪80年代以来其产业得到了迅速发展，光伏产业成为了全球发展最快的新兴行业之一。而作为整个光伏产业的核心，太阳电池也得到了快速发展。 2.太阳能电池的种类 2.1硅基太阳能电池 2.1.1单晶硅太阳能电池 在硅基太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转化效率最高，技术也最为成熟[1-2]。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和成熟的加工处理工艺基础上[3]星空体育平台。在电池制作中，一般都采用表面结构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺[4]。国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发，研制的平面高效单晶硅电池(2cm×2cm)转化效率达到19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池(5cm×5cm）转化率达到8.6%。 单晶硅太阳能电池转化效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中占据主导地位[5]。但由于受单晶硅材料价格及繁琐的电池制造工艺的影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料，需要寻找单晶硅电池的替代产品,其中多品硅薄膜大阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表[6-8]。 2.1.2多晶硅薄膜太阳能电池 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从20世纪70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒太小，未能制成有价值的太阳能电池 图 染料敏化纳米晶太阳能电池结构图 染料通常是由Ru和Os等过渡金属与多联吡啶形成的配合物，纳米晶薄膜一般由TiO2、ZnO和SnO2等宽禁带半导体材料制备。染料敏化TiO2纳米晶太阳能电池模拟自然界中植物利用太阳光进行光合作用，将太阳能转化为电能，其工作原理是：染料分子吸收太阳光能，电子从基态跃迁到激发态，激发态上面的电子快速注入紧邻的TiO2导带，染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿，进入TiO2导带的电子最终进入导电膜，然后通过外电路到对电极产生光电流[38-39]。目前，DSSC电池光电效率稳定在10%以上。它的最大优点在于其简单的制作工艺，不需昂贵设备与高洁净度的厂房设施；其次，所使用的二氧化钛和电解质等材料亦非常便宜。另外，如同其他薄膜太阳能电池，因为可以使用柔性基材，因此应用范围可大幅扩张。对未来太阳能电池领域关注应该集中在三个方面：①光电池本身的长期使用性。②对大面积的制备技术，有待努力发展。③对整体电池模块细部的基础研究仍有许多工作需要做。 结语 新概念的涌现代表了太阳能电池发展的新动向。在未来的一段时期内，薄膜电池、柔性电池以及叠层电池将成为太阳能电池研究领域的主流。染料敏化太阳能电池作为第三代低成本陶瓷基太阳能电池，已经受到国际科学家和产业界的青睐和瞩目，在经历了稳定性考验之后，近期内将在电池市场发挥重要作用。 参考文献 [1]李丽,张贵友,陈人杰,陈实,吴锋. 染料敏化太阳能电池及TiO_2薄膜材料研究进展[J]. 功能材料,2008,11:1765-1769. [2]王慧,邵竹锋. 太阳能电池概述[J]. 中国建材科技,2008,06:67-69. [3]吴斌,汪建华,满卫东,熊礼威,谢鹏,孙蕾. 多晶硅薄膜太阳能电池的研究现状[J]. 世界科技研究与发展,2008,06:688-693. [4]郑冰,牛海军,白续铎. 有机染料敏化纳米晶太阳能电池[J]. 化学进展,2008,06:828-840. [5]谷笛,吴红军,王宝辉. 染料敏化太阳能电池的研究进展[J]. 可再生能源,2008,03:17-21. [6]郭景杰,黄锋,陈瑞润,丁宏升,毕维生,傅恒志. 太阳能电池用多晶硅铸造技术研究进展[J]. 特种铸造及有色合金,2008,07:516-521+488-489. [7]孔继川,缪娟. 薄膜太阳能电池研究进展[J]. 化工时刊,2008,07:60-64. [8]魏奎先,戴永年,马文会,杨斌,于站良. 太阳能电池硅转换材料现状及发展趋势[J]. 轻金属,2006,02:52-56. [9]郭浩,丁丽,刘向阳. 太阳能电池的研究现状及发展趋势[J]. 许昌学院学报,2006,02:38-41. [10]林原,周晓文,肖绪瑞,李学萍,方世璧,王淼,王桂强,马玉涛,李敏玉,王理,杨雷. 固态染料敏化二氧化钛纳晶薄膜太阳能电池的研究进展[J]. 科技导报,2006,06:11-15. [11]姜春华,胡宇宁,万发荣,龙毅. 染料敏化纳米晶体TiO_2太阳能电池的对电极结构[J]. 感光科学与光化学,2006,05:325-334. [12]林红,李鑫,王宁,李建保. 染料敏化太阳能电池用电解质的研究现状[J]. 世界科技研究与发展,2006,04:41-45+18. [13]徐慢,夏冬林,杨晟,赵修建. 薄膜太阳能电池[J]. 材料导报,2006,09:109-111. [14]丁迎春,徐明,沈益斌. 纳米结构太阳能电池材料的研究进展[J]. 材料导报,2006,09:116-119. [15]黎立桂,鲁广昊,杨小牛,周恩乐. 聚

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