目前,人們根據(jù)所選用的半導體材料將太陽能電池應用技術分為晶硅和薄膜兩大類。隨著世界能源緊缺,薄膜太陽能電池作為一種光電功能薄膜,可以有效地解決能源短缺問題,而且無污染,還可以實現(xiàn)光伏建筑一體化,易于大面積推廣。以下為薄膜太陽能電池行業(yè)發(fā)展趨勢。
CIGS薄膜太陽能電池具有非常優(yōu)良的抗干擾、耐輻射能力,因而沒有光輻射引致性能衰退效應,使用壽命長。CIGS是直接帶隙的半導體材料,因此電池中所需的CIGS薄膜厚度很小(一般在2um左右)。它的吸收系數(shù)非常高達10-5cm-1,同時還具有很好的非常大范圍的太陽光譜的響應特性。CIGS薄膜在高于500℃的溫度下沉積在涂有Mo的玻璃襯底上,并且與通過化學沉積形成的CdS層,組成CdS/CIGS異質結太陽能電池。以摻鎵的CIS(CIGS)和以CdS為緩沖層制成的太陽能電池效率已高達21.5%。
目前大多數(shù)CIGS電池組件都含有CdS緩沖層,但使用CdS緩沖層也存在一些缺點。從恢復短波光生電流的觀點來看,應該使用禁帶寬度更寬的緩沖層,從環(huán)境的觀點來看,鎘的毒性將對環(huán)境產(chǎn)生負面影響。因此近年來研究使用的緩沖層材料有ZnS、In2S3、ZnSe、ZnO、SnO2、ZnIn2Se等,以取代CdS作為緩沖層,實現(xiàn)制備綠色無鎘高效CIGS薄膜太陽電池,同時為了節(jié)約原材料和能源,還應該考慮盡可能地減小薄膜厚度。
有機薄膜太陽能電池主要有:單層結構的肖特基電池、雙層p-n異質結電池以及P型和n型半導體網(wǎng)絡互穿結構的體相異質結電池。目前認為有機薄膜太陽能電池的作用過程分為3個步驟:光激發(fā)產(chǎn)生激子、激子在給體/受體(D/A)界面的分裂、電子和空穴的漂移及其在各自電極的收集。有機薄膜太陽能電池具有材料潛在的低價格、加工容易、可大面積成膜、分子及薄膜性質可設計性、質輕、柔性等顯著優(yōu)點,但目前有機薄膜太陽能電池光電轉換效率很低、穩(wěn)定性差,只有將光電轉換效率提高到5%以上才可能大規(guī)模應用。
薄膜太陽能電池因為低成本、低材料消耗、不斷提高的轉換效率,在未來光伏電池技術發(fā)展中占有越來越重要的位置,很多研究人員都在致力于薄膜太陽能的研究和開發(fā)。不同類型的薄膜太陽能電池具備各自的優(yōu)缺點。a-Si薄膜太陽能電池成本較單晶Si太陽能電池低,但由于存在光致衰退效應,目前很難發(fā)展為具有穩(wěn)定高效率的太陽能電池。而poly-Si薄膜太陽能電池兼具單晶Si和a-Si的優(yōu)點,制備工藝相對簡單,適合產(chǎn)業(yè)化大面積生產(chǎn)。CIGS薄膜太陽能電池效率較高,性能優(yōu)越,建議科研工作者給予更多的關注。有機薄膜太陽能電池對于實現(xiàn)低能耗、低成本、無污染具有重要的意義,但轉換效率低、長期穩(wěn)定性差,想實現(xiàn)商用需要較長的研究過程??梢栽O想在不久的將來,隨著科研工作的不斷深入,薄膜太陽能電池目前面臨的問題將逐一得到解決,性能將不斷得到改善和提高,從而滿足未來消費者對于能源的迫切需求。
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本文來源:報告大廳
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