随着不可再生能源镌汰,情形污染日益严重,人们逐渐加大了对可再生能源的需求。太阳能属于可再生能源的一种,具有资源富厚、环保清洁的优势,使得太阳能电池研究成为重点。而薄膜太阳能电池以其生产本钱低、轻型化、耗材少、弱光响应优异等特点倍受研究者关注,其中主要有硅基类、化合物类以及染料敏化三种薄膜太阳能电池。接下来本文将对这三种薄膜太阳能电池的特点举行综合评述,并对其生长远景举行展望。
一、硅基类薄膜太阳能电池
硅基类薄膜太阳能电池凭证质料详细可以分为非晶硅、多晶硅以及微晶硅薄膜太阳能电池。其中,非晶硅薄膜太阳能电池因以玻璃、不锈钢等为衬底而研制出来的,以是被以为是现阶段环保性能最好的电池。它的研究最先于1976年,随后在全天下规模内引起了主要影响。
非晶硅薄膜太阳能电池具有质量轻,光吸收好,耐高温等特点,其中,Villar.F等通过HWCVD要领制备了效率为4.6%的非晶硅薄膜电池;日本三菱重工也研制出面积抵达1.4米*1.1米、效率为8%的高效太阳能电池;现阶段,非晶硅薄膜太阳能光电效率最高可达9.5%。海内对其举行研究则最先于上世纪八十年月,研制出面积划分为0.01米*0.01米与0.3米*0.3米的单结非晶硅薄膜太阳能电池。但非晶硅质料也保存一些缺乏,如转换效率低、光照稳固性差等,经研究发明可通过接纳多带隙多结叠层、镌汰i层厚度以及镌汰光反射率等要领,来提高了光照稳固性及转换效率。
多晶硅薄膜太阳能电池不但具有晶体硅太阳能电池的高效率及稳固性,并且具有质料用量少,生产本钱低的优势。日本Kaneka公司使用PECVD工艺在玻璃基板上制备了厚约2μm的p-i-n型多晶硅太阳能电池,效率为12%;日本京工陶瓷公司在厥后研制出面积为0.15米*0.15米的电池,效率抵达17%。海内对其研究最先于1996年,效率现在抵达了13.6%。
微晶硅薄膜太阳能电池具有制备工艺与非晶硅薄膜电池兼容、光谱响应宽及基本没有光致衰退的特点。1994年Meier等通过VHFPECVD工艺研制出厚约1.7μm、面积约0.25cm2的微晶硅电池,效率抵达4.6%。海内南开大学通过VHF-PECVD手艺,研制出沉积速率为1.2nm/s的电池,效率可达6.3%。但现在微晶硅薄膜太阳能电池的沉积速率较低,因此需要作进一步研究。
二、化合物类薄膜太阳能电池
化合物半导体质料大多为直接带隙,并且禁带宽度大,因此接纳化合物制备的薄膜太阳能电池具有光吸收系数大、抗辐射性能优异以及温度系数小等特点。
化合物类薄膜太阳能电池主要包括砷化镓、碲化镉以及铜铟硒三种薄膜太阳能电池。其中以铜铟硒薄膜太阳能电池最具代表性,对其研究最先于上世纪70年月,波音公司通过真空蒸发研制出铜铟硒薄膜太阳能电池,效率抵达9%。研究发明,往铜铟硒薄膜太阳能电池里掺入镓、硫等质料,能调理禁带宽度,从而提高转换效率。美国NREL基于三步共蒸发法,获得了19.9%的效率,并一直坚持天下纪录;直到2010年,德国ZSW基于蒸发法,将效率提高到20.3%。海内南开大学通过蒸发硒化法也获得了14%的效率。可是,所用的铟和硒均是有数元素,难以知足大规模生产,因此寻找廉价的替换元素成为了研究热门。
三、染料敏化薄膜太阳能电池
染料敏化薄膜太阳能电池是模拟光相助用所研制出的光电化学电池,具有本钱低、工艺简朴、质量轻及效率高等特点。1991年,M.Grtzel的研究小组研制出了效率为7.1%的染料敏化电池;在2005年,M.Gr?tzel等人又将效率提高到12.3%。海内在染料敏化薄膜太阳能电池上的研究也已靠近天下先进水平,小面积电池效率为11%,同时,长春应化所开发出的C101染料可获得9%的效率。可是在转换效率、耐久性及稳固性方面尚有很大的生长空间,因此,寻找低本钱、性能好的染料仍然为目今研究重点。
四、总结
综上所述,以上三种薄膜太阳能电池都有各自的特点,信托随着研究的普遍开展,在不久的未来,这些薄膜太阳能电池都会有新的手艺突破,获得更高的转换效率,并被普遍应用到人们一样平常生涯中,镌汰情形污染的同时也镌汰不可再生能源的消耗。