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薄膜太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀篇一

薄膜太陽能電池可以使用在價格低廉的陶瓷、石墨、金屬片等不同材料當(dāng)基板來制造，形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度僅需數(shù)μm，下面是百分網(wǎng)小編給大家整理的薄膜太陽能電池的特點簡介，希望能幫到大家！

1.沒有內(nèi)部電路短路問題(聯(lián)機已經(jīng)在串聯(lián)電池制造時內(nèi)建)

2.相同遮蔽面積下功率損失較小(弱光情況下的發(fā)電性佳)

3.有較佳的功率溫度系數(shù)

4.材料供應(yīng)無慮

5.較高的累積發(fā)電量

6.只需少量的硅原料

7.照度相同下?lián)p失的功率較晶圓太陽能電池少

8.厚度較晶圓太陽能電池薄

9.較佳的光傳輸

10.可與建材整合性運用(bipv)

在化學(xué)電池中，化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進行氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，這種反應(yīng)分別在兩個電極上進行。負極活性物質(zhì)由電位較負并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的還原劑組成，如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳氫化合物等。

正極活性物質(zhì)由電位較正并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的氧化劑組成，如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物，氧或空氣，鹵素及其鹽類，含氧酸及其鹽類等。電解質(zhì)則是具有良好離子導(dǎo)電性的材料，如酸、堿、鹽的水溶液，有機或無機非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。

當(dāng)外電路斷開時，兩極之間雖然有電位差(開路電壓)，但沒有電流，存儲在電池中的化學(xué)能并不轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)外電路閉合時，在兩電極電位差的作用下即有電流流過外電路。同時在電池內(nèi)部，由于電解質(zhì)中不存在自由電子，電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質(zhì)與電解質(zhì)界面的氧化或還原反應(yīng)，以及反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)遷移。電荷在電解質(zhì)中的傳遞也要由離子的遷移來完成。因此，電池內(nèi)部正常的電荷傳遞和物質(zhì)傳遞過程是保證正常輸出電能的必要條件。充電時，電池內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過程的方向恰與放電相反;電極反應(yīng)必須是可逆的，才能保證反方向傳質(zhì)與傳電過程的.正常進行。因此，電極反應(yīng)可逆是構(gòu)成蓄電池的必要條件。

為吉布斯反應(yīng)自由能增量(焦);f為法拉第常數(shù)=96500庫=26.8安·小時;n為電池反應(yīng)的當(dāng)量數(shù)。這是電池電動勢與電池反應(yīng)之間的基本熱力學(xué)關(guān)系式，也是計算電池能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學(xué)方程式。實際上，當(dāng)電流流過電極時，電極電勢都要偏離熱力學(xué)平衡的電極電勢，這種現(xiàn)象稱為極化。電流密度(單位電極面積上通過的電流)越大，極化越嚴重。極化現(xiàn)象是造成電池能量損失的重要原因之一。

極化的原因有三：

①由電池中各部分電阻造成的極化稱為歐姆極化;

②由電極-電解質(zhì)界面層中電荷傳遞過程的阻滯造成的極化稱為活化極化;

③由電極-電解質(zhì)界面層中傳質(zhì)過程遲緩而造成的極化稱為濃差極化。減小極化的方法是增大電極反應(yīng)面積、減小電流密度、提高反應(yīng)溫度以及改善電極表面的催化活性。

歷史背景

隨著煤、石油、天然氣等能源日益枯竭和環(huán)境污染日益加劇,人們迫切需要尋找清潔可再生新能源。作為地球無限可再生的無污染能源———太陽能的應(yīng)用日益引起人們的關(guān)注,將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的太陽能電池的研制得到了迅速發(fā)展。目前以商品化的晶體硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率最高,但受材料純度和制備工藝限制,成本高,很難再提高轉(zhuǎn)化效率或降低成本。薄膜太陽能電池只需幾μm的厚度就能實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,是降低成本和提高光子循環(huán)的理想材料。

物理優(yōu)勢

硅材料是現(xiàn)今太陽電池的主導(dǎo)材料，在成品太陽電池成本份額中，硅材料占了將近40%，而非晶硅太陽電池的厚度不到1μm，不足晶體硅太陽電池厚度的1/100，這就大大降低了制造成本，又由于非晶硅太陽電池的制造溫度很低(-200℃)、易于 實現(xiàn)大面積等優(yōu)點，使其在薄膜太陽電池中占據(jù)首要地位，在制造方法方面有電子回旋共振法、光化學(xué)氣相沉積法、直流輝光放電法、射頻輝光放電法、濺射法和熱絲法等。特別是射頻輝光放電法由于其低溫過程(-200℃)，易于實現(xiàn)大面積和大批量連續(xù)生產(chǎn)，現(xiàn)成為國際公認的成熟技術(shù)。在材料研究方面，先后研究了a-sic窗口層、梯度界面層、μc-sic p層等，明顯改善了電池的短波光譜響應(yīng).這是由于a-si太陽電池光生載流子的生成主要在i層，入射光到達i層之前部分被p層吸收，對發(fā)電是無效的.而a-sic和μc-sic材料比p型a-si具有更寬的光學(xué)帶隙，因此減少了對光的吸收，使到達i層的光增加;加之梯度界面層的采用，改善了a-sic/a-si異質(zhì)結(jié)界面光電子的輸運特性.在增加長波響應(yīng)方面，采用了絨面tco膜、絨面多層背反射電極(zno/ag/al)和多帶隙疊層結(jié)構(gòu)，即glass/tco/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/zno/ag/al結(jié)構(gòu).絨面tco膜和多層背反射電極減少了光的反射和透射損失，并增加了光在i層的傳播路程，從而增加了光在i層的吸收.多帶隙結(jié)構(gòu)中，i層的帶隙寬度從光入射方向開始依次減小，以便分段吸收太陽光，達到拓寬光譜響應(yīng)、提高轉(zhuǎn)換效率之目的。在提高疊層電池效率方面還采用了漸變帶隙設(shè)計、隧道結(jié)中的微晶化摻雜層等，以改善載流子收集。

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