誰(shuí)能告訴我太陽(yáng)能路燈的發(fā)電原理

【專家解說(shuō)】：引言 太陽(yáng)能類取盡用竭再能源．清潔能源產(chǎn)任何環(huán)境污染太陽(yáng)能效利用；陽(yáng)能光電利用近些發(fā)展快具力研究領(lǐng)域 其受矚目項(xiàng)目研制發(fā)太陽(yáng)能電池制作太陽(yáng)能電池主要半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)其工作原理利用光電材料吸收光能發(fā)光電于轉(zhuǎn)換反應(yīng)根據(jù)所用材料同太陽(yáng)能電池：1、硅太陽(yáng)能電池；2、機(jī)鹽砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等元化合物材料電池；3、功能高材料制備陽(yáng)能電池；4、納米晶太陽(yáng)能電池等論何種材料制作電池太陽(yáng)能電池材料般要求：1、半導(dǎo)體材料禁帶能太寬；②要較高光電轉(zhuǎn)換效率：3、材料本身環(huán)境造污染；4、材料便于工業(yè)化產(chǎn)且材料性能穩(wěn)定基于幾面考慮硅理想太陽(yáng)能電池材料太陽(yáng)能電池硅材料主主要原隨著新材料斷發(fā)相關(guān)技術(shù)發(fā)展其村料基礎(chǔ)太陽(yáng)能電池愈愈顯示誘前景本文簡(jiǎn)要綜述太陽(yáng)能電池種類及其研究現(xiàn)狀并討論太陽(yáng)能電池發(fā)展及趨勢(shì) 1 硅系太陽(yáng)能電池 1.1 單晶硅太陽(yáng)能電池 硅系列太陽(yáng)能電池單晶硅陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率高技術(shù)熟高性能單晶硅電池建立高質(zhì)量單晶硅材料相關(guān)熱加工處理工藝基礎(chǔ)現(xiàn)單晶硅電工藝近熟電池制作般都采用表面織構(gòu)化、發(fā)射區(qū)鈍化、區(qū)摻雜等技術(shù)發(fā)電池主要平面單晶硅電池刻槽埋柵電極單晶硅電池提高轉(zhuǎn)化效率主要靠單晶硅表面微結(jié)構(gòu)處理區(qū)摻雜工藝面德夫朗霍費(fèi)費(fèi)萊堡太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所保持著世界領(lǐng)先水平該研究所采用光刻照相技術(shù)電池表面織構(gòu)化制倒金字塔結(jié)構(gòu)并表面13nm厚氧化物鈍化層與兩層減反射涂層相結(jié)合．通改進(jìn)電鍍程增加?xùn)艠O寬度高度比率：通制電池轉(zhuǎn)化效率超23%值達(dá)23．3％Kyocera公司制備面積（225cm2）單電晶太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率19．44%內(nèi)北京太陽(yáng)能研究所積極進(jìn)行高效晶體硅太陽(yáng)能電池研究發(fā)研制平面高效單晶硅電池（2cm X 2cm）轉(zhuǎn)換效率達(dá)19.79%刻槽埋柵電極晶體硅電池（5cm X 5cm）轉(zhuǎn)換效率達(dá)8.6% 單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率疑高規(guī)模應(yīng)用工業(yè)產(chǎn)仍占據(jù)主導(dǎo)位由于受單晶硅材料價(jià)格及相應(yīng)繁瑣電池工藝影響致使單晶硅本價(jià)格居高要想幅度降低其本非困難節(jié)省高質(zhì)量材料尋找單晶硅電池替代產(chǎn)品現(xiàn)發(fā)展薄膜太陽(yáng)能電池其晶硅薄膜太陽(yáng)能電池非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池典型代表 1．2 晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 通晶體硅太陽(yáng)能電池厚度350～450μm高質(zhì)量硅片制種硅片提拉或澆鑄硅錠鋸割實(shí)際消耗硅材料更節(jié)省材料70代期始廉價(jià)襯底沉積晶硅薄膜由于硅膜晶粒未能制價(jià)值太陽(yáng)能電池獲尺寸晶粒薄膜直沒(méi)停止研究并提目前制備晶硅薄膜電池采用化氣相沉積包括低壓化氣相沉積（LPCVD）等離增強(qiáng)化氣相沉積（PECVD）工藝外液相外延（LPPE）濺射沉積用制備晶硅薄膜電池 化氣相沉積主要SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4,反應(yīng)氣體,定保護(hù)氣氛反應(yīng)硅原并沉積加熱襯底襯底材料般選用Si、SiO2、Si3N4等研究發(fā)現(xiàn)非硅襯底難形較晶粒,并且容易晶粒間形空隙解決問(wèn)題辦先用 LPCVD襯底沉熾層較薄非晶硅層再層非晶硅層退火較晶粒再層籽晶沉積厚晶硅薄膜再結(jié)晶技術(shù)疑重要環(huán)節(jié)目前采用技術(shù)主要固相結(jié)晶區(qū)熔再結(jié)晶晶硅薄膜電池除采用再結(jié)晶工藝外另外采用幾乎所制備單晶硅太陽(yáng)能電池技術(shù)制太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率明顯提高德費(fèi)萊堡太陽(yáng)能研究所采用區(qū)館再結(jié)晶技術(shù)FZ Si襯底制晶硅電池轉(zhuǎn)換效率19％本三菱公司用該制備電池效率達(dá)16.42% 液相外延（LPE）原理通硅熔融母體降低溫度析硅膜美Astropower公司采用LPE制備電池效率達(dá)12．2％光電發(fā)展技術(shù)陳哲良采用液相外延冶金級(jí)硅片硅晶粒并設(shè)計(jì)種類似于晶體硅薄膜太陽(yáng)能電池新型太陽(yáng)能電池稱硅粒太陽(yáng)能電池關(guān)性能面報(bào)道未見(jiàn) 晶硅薄膜電池由于所使用硅遠(yuǎn)較單晶硅少效率衰退問(wèn)題并且能廉價(jià)襯底材料制備其本遠(yuǎn)低于單晶硅電池效率高于非晶硅薄膜電池晶硅薄膜電池久太陽(yáng)能電市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)位 1.3 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 發(fā)太陽(yáng)能電池兩關(guān)鍵問(wèn)題：提高轉(zhuǎn)換效率 降低本由于非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池本低便于規(guī)模產(chǎn)普遍受重視并迅速發(fā)展其實(shí)早70代初Carlson等已經(jīng)始非晶硅電池研制工作,近幾研制工作迅速發(fā)展,目前世界許家公司產(chǎn)該種電池產(chǎn)品 非晶硅作太陽(yáng)能材料盡管種電池材料由于其光帶隙1.7eV, 使材料本身太陽(yáng)輻射光譜波區(qū)域敏限制非晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率外其光電效率隨著光照間延續(xù)衰減即所謂光致衰退SW效應(yīng)使電池性能穩(wěn)定解決些問(wèn)題徑制備疊層太陽(yáng)能電池疊層太陽(yáng)能電池由制備p、i、n層單結(jié)太陽(yáng)能電池再沉積或P-i-n電池制疊層太陽(yáng)能電池提高轉(zhuǎn)換效率、解決單結(jié)電池穩(wěn)定性關(guān)鍵問(wèn)題于：①同禁帶寬度材科組臺(tái)起提高光譜響應(yīng)范圍；②頂電池i層較薄光照產(chǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度變化保證i層光載流抽；③底電池產(chǎn)載流約單電池半光致衰退效應(yīng)減；④疊層太陽(yáng)能電池各電池串聯(lián)起 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備其包括反應(yīng)濺射、PECVD、LPCVD等反應(yīng)原料氣體H2稀釋SiH4襯底主要玻璃及銹鋼片制非晶硅薄膜經(jīng)同電池工藝程別制單結(jié)電池疊層太陽(yáng)能電池目前非晶硅太陽(yáng)能電池研究取兩進(jìn)展：第、三疊層結(jié)構(gòu)非晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)13％創(chuàng)新記錄；第二.三疊層太陽(yáng)能電池產(chǎn)能力達(dá)5MW美聯(lián)合太陽(yáng)能公司（VSSC）制單結(jié)太陽(yáng)能電池高轉(zhuǎn)換效率9．3%三帶隙三疊層電池高轉(zhuǎn)換效率13％見(jiàn)表1 述高轉(zhuǎn)換效率面積（0．25cm2）電池取曾文獻(xiàn)報(bào)道單結(jié)非晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率超12．5％本央研究院采用系列新措施制非晶硅電池轉(zhuǎn)換效率13．2％內(nèi)關(guān)于非晶硅薄膜電池特別疊層太陽(yáng)能電池研究并南耿新華等采用工業(yè)用材料鋁背電極制備面積20X20cm2、轉(zhuǎn)換效率8．28％a－Si/a－Si疊層太陽(yáng)能電池 非晶硅太陽(yáng)能電池由于具較高轉(zhuǎn)換效率較低本及重量輕等特點(diǎn)著極潛力同由于穩(wěn)定性高直接影響實(shí)際應(yīng)用能進(jìn)步解決穩(wěn)定性問(wèn)題及提高轉(zhuǎn)換率問(wèn)題非晶硅陽(yáng)能電池疑太陽(yáng)能電池主要發(fā)展產(chǎn)品 2 元化合物薄膜太陽(yáng)能電池 尋找單晶硅電池替代品,除發(fā)晶硅、非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池外斷研制其材料太陽(yáng)能電池其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等述電池盡管硫化鎘、碲化鎘晶薄膜電池效率較非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池效率高本較單晶硅電池低并且易于規(guī)模產(chǎn)由于鎘劇毒環(huán)境造嚴(yán)重污染并晶體硅太陽(yáng)能電池理想替代 砷化鎵III-V化合物及銅銦硒薄膜電池由于具較高轉(zhuǎn)換效率受普遍重視GaAs屬于III-V族化合物半導(dǎo)體材料其能隙1．4eV高吸收率太陽(yáng)光值理想電池材料GaAs等III-V化合物薄膜電池制備主要采用 MOVPELPE技術(shù)其MOVPE制備GaAs薄膜電池受襯底位錯(cuò)、反應(yīng)壓力、III-V比率、總流量等諸參數(shù)影響 除GaAs外其III-V化合物Gasb、GaInP等電池材料發(fā)1998德費(fèi)萊堡太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所制GaAs太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率24．2％歐洲記錄首制備GaInP電池轉(zhuǎn)換效率14．7％．見(jiàn)表2另外該研究所采用堆疊結(jié)構(gòu)制備GaAsGasb電池該電池兩獨(dú)立電池堆疊起GaAs作電池電池用Gasb,所電池效率達(dá)31．1％ 銅銦硒CuInSe2簡(jiǎn)稱CICCIS材料能降1．leV適于太陽(yáng)光光電轉(zhuǎn)換,另外CIS薄膜太陽(yáng)電池存光致衰退問(wèn)題CIS用作高轉(zhuǎn)換效率薄膜太陽(yáng)能電池材料引起注目 CIS電池薄膜制備主要真空蒸鍍硒化真空蒸鍍采用各自蒸發(fā)源蒸鍍銅、銦硒硒化使用H2Se疊層膜硒化該難組均勻CISCIS薄膜電池80代初8％轉(zhuǎn)換效率發(fā)展目前15％左右本松電氣工業(yè)公司發(fā)摻鎵CIS電池其光電轉(zhuǎn)換效率15．3％（面積1cm2）1995美再能源研究室研制轉(zhuǎn)換效率17．l％CIS太陽(yáng)能電池迄今止世界該電池高轉(zhuǎn)換效率預(yù)計(jì)2000CIS電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)20％相于晶硅太陽(yáng)能電池 CIS作太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體材料具價(jià)格低廉、性能良工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)今發(fā)展太陽(yáng)能電池重要向唯問(wèn)題材料源由于銦硒都比較稀元素類電池發(fā)展必受限制 3 聚合物層修飾電極型太陽(yáng)能電池 太陽(yáng)能電池聚合物代替機(jī)材料剛剛始太陽(yáng)能電池制爸研究向其原理利用同氧化原型聚合物同氧化原電勢(shì)導(dǎo)電材料（電極）表面進(jìn)行層復(fù)合制類似機(jī)P－N結(jié)單向?qū)щ娧b置其電極內(nèi)層由原電位較低聚合物修飾外層聚合物原電位較高電轉(zhuǎn)移向能由內(nèi)層向外層轉(zhuǎn)移；另電極修飾相反并且第電極兩種聚合物原電位均高于者兩種聚合物原電位兩修飾電極放入含光敏化劑電解波．光敏化劑吸光產(chǎn)電轉(zhuǎn)移原電位較低電極原電位較低電極積累電能向外層聚合物轉(zhuǎn)移能通外電路通原電位較高電極電解液外電路光電流產(chǎn) 由于機(jī)材料柔性制作容易材料源廣泛本底等優(yōu)勢(shì)規(guī)模利用太陽(yáng)能提供廉價(jià)電能具重要意義機(jī)材料制備太陽(yáng)能電池研究?jī)H僅剛始論使用壽命電池效率都能機(jī)材料特別硅電池相比能否發(fā)展具實(shí)用意義產(chǎn)品待于進(jìn)步研究探索 4 納米晶化太陽(yáng)能電池 太陽(yáng)能電池硅系太陽(yáng)能電池疑發(fā)展熟由于本居高遠(yuǎn)能滿足規(guī)模推廣應(yīng)用要求直斷工藝、新材料、電池薄膜化等面進(jìn)行探索新近發(fā)展納米TiO2晶體化能太陽(yáng)能電池受內(nèi)外科家重視 自瑞士Gratzel教授研制功納米TiO2化陽(yáng)能電池內(nèi)些單位進(jìn)行面研究納米晶化太陽(yáng)能電池（簡(jiǎn)稱NPC電池）由種禁帶半導(dǎo)體材料修飾、組裝另種能隙半導(dǎo)體材料形窄禁帶半導(dǎo)體材料采用渡金屬Ru及Os等機(jī)化合物敏化染料能隙半導(dǎo)體材料納米晶TiO2并制電極外NPC電池選用適氧化原電解質(zhì)納米晶TiO2工作原理：染料吸收太陽(yáng)光能躍遷激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)穩(wěn)定電快速注入緊鄰TiO2導(dǎo)帶染料失電則快電解質(zhì)補(bǔ)償進(jìn)入TiO2導(dǎo)帶電于終進(jìn)入導(dǎo)電膜,通外路產(chǎn)光電流 納米晶TiO2太陽(yáng)能電池優(yōu)點(diǎn)于廉價(jià)本簡(jiǎn)單工藝及穩(wěn)定性能其光電效率穩(wěn)定10％制作本僅硅太陽(yáng)電池1/5～1/10．壽命能達(dá)2O由于類電池研究發(fā)剛剛起步估計(jì)久逐步走市場(chǎng) 5 太陽(yáng)能電池發(fā)展趨勢(shì) 幾面討論知作太陽(yáng)能電池材料III-V族化合物及CIS等系由稀元素所制備盡管制太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率高材料源看類太陽(yáng)能電池能占據(jù)主導(dǎo)位另兩類電池納米晶太陽(yáng)能電池聚合物修飾電極太陽(yáng)能電存問(wèn)題研究剛剛起步技術(shù)熟轉(zhuǎn)換效率比較低兩類電池處于探索階段短間內(nèi)能替代應(yīng)系太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率材料源角度講今發(fā)展重點(diǎn)仍硅太陽(yáng)能電池特別晶硅非晶硅薄膜電池由于晶硅非晶硅薄膜電池具較高轉(zhuǎn)換效率相較低本終取代單晶硅電池市場(chǎng)主導(dǎo)產(chǎn)品 提高轉(zhuǎn)換效率降低本太陽(yáng)能電池制備考慮兩主要素于目前硅系太陽(yáng)能電池要想再進(jìn)步提高轉(zhuǎn)換效率比較困難今研究重點(diǎn)除繼續(xù)發(fā)新電池材料外應(yīng)集何降低本現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率太陽(yáng)能電池高質(zhì)量硅片制制造硅太陽(yáng)能電池費(fèi)錢部何保證轉(zhuǎn)換效率仍較高情況降低襯底本顯尤重要今太陽(yáng)能電池發(fā)展急需解決問(wèn)題近外曾采用某些技術(shù)制硅條帶作晶硅薄膜太陽(yáng)能電池基片達(dá)降低本目效比較現(xiàn)想 太陽(yáng)能光電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景 2005-6-30 太陽(yáng)能光伏發(fā)電面臨困難與前景 2005-6-30 高效率點(diǎn)聚焦太陽(yáng)熱直接發(fā)電 2005-6-30 硅基薄膜太陽(yáng)電池發(fā)展與未 2005-6-30 非晶硅太陽(yáng)電池發(fā)展 2005-6-30 太陽(yáng)能空調(diào)研究與發(fā)展 2005-6-30 太陽(yáng)能利用歷史顧 2005-6-6 太陽(yáng)能熱水器消費(fèi)使用狀況調(diào)查報(bào)告 2005-4-18 更... [供求信息] [供]層壓機(jī)、TPT [供]供應(yīng)太陽(yáng)能路燈/... [供]太陽(yáng)能產(chǎn)品誠(chéng)招各... [供]德齒風(fēng)能發(fā)電... [供]太陽(yáng)能電池層壓機(jī)... [供]供太陽(yáng)能庭院燈 [供] 供太陽(yáng)能路燈 [供]太陽(yáng)能水器 [推薦企業(yè)] 合肥陽(yáng)光電源限公司 錫尚德太陽(yáng)能電力... 南京冠亞電源設(shè)備