新型非晶硅太阳电池-硬件和射频工程师

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1、能源研究与信息第18卷第2期EnergyResearchandInformationVo1．18No．22002文章编号：1008—8857(2002)02—0115—04新型非晶硅太阳电池郑君，吕宝堂(哈尔滨一克罗拉太阳能电力公司，哈尔滨150046)摘要：论述了新型非晶硅太阳电池的发展，介绍了See—ThroughAmorton芈透明太阳电池、a—SiC激活层半透明太阳电池、弱光太阳电池、不透明柔性衬底太阳电池、透明柔性衬底太阳电池及导电聚合物柔性衬底太阳电池的特性。并且介绍了国内新型非晶硅太阳电池的研究成果及应用。关键词：非晶硅太阳电池：柔性衬底；半透明：弱光中图法分类号：TM

2、914．4文献标识码：A能源问题是世界性的问题。随着用能需求的增长，煤和石油等传统能源终将日渐耗尽。人们必须从现在就开始开发和利用可再生能源，特别是太阳能这种几乎永不枯竭的自然能源。太阳能电池可以高效率地将太阳能转换为电能，且服役期长，不对环境产生任何污”。由于成本问题和抗辐射能力，单晶硅太阳电池的应用受到限制。而非晶硅太阳电池由于经济上的优势使之在整个太阳电池领域中的地位正在迅速升高，成为一些发达国家能源计划的重点。在薄膜太阳电池中，非晶硅太阳电池是唯一能进行大规模生产的器件，且价格便宜，市场的占有率逐年增加。为了使非晶硅太阳电池的应用更加广泛，必须研制新结构、新功能的产品，作为非

3、晶硅太阳电池的新品种。近年来，世界上许多公司竞相研发半透明太阳电池、弱光太阳电池、柔性太阳电池，并取得了很大进展。1a-SiC激活层半透明太阳电池人们利用a．SiC半透明特性研制了半透明太阳电池【j】。这种电池在现代文明生活如家用电器、汽车等方面有着广泛的应用前途。可以用镶嵌半透明太阳电池玻璃来取代占据建筑物大部分的窗玻璃。一般玻璃窗是用来“采光”、“观景”的，因而太阳能玻璃必须允许可见光或多或少地通过。为了观看另一侧的景物，太阳能玻璃必须对可见光有大于25％的透过率。a．SiC激活层半透明太阳电池是在ITO／SnO2膜玻璃衬底上辉光放电法顺序沉积P．a．SiC、i-a．Si和n．g

4、c．Si层得到的。ITO和SnO2的厚度分别为180m和20m。制作出厚度为200hill、1．98ev光学带隙的a．SiC膜作为半透明太阳电池的激活层。其中：P．a．SiC层厚度为15nm一20nnl，收稿日期：2002—04—23作者简介：郑君(1962一)，女(汉)，哈尔滨市人，工程师。主要从事非晶硅太阳电池的制造与研究工作。ll6能源研究与信息2002年第18卷带隙为2．0ev；n一c—Si层厚度为30nin～50nm，带隙为2．0ev。器件表面再用电子束沉积法沉积200nin厚的ITO膜。制作出的a—SiC半透明太阳电池可见光透过率为25％，最大转换效率为5．38％。2Se

5、e—ThroughAmorton半透明太阳电池三洋公司研制的See—ThroughAmorton半透明太阳电池，是由玻璃衬底上透明电极、pin非晶硅层和背电极组成的⋯。实际应用的是在同一衬底上由各个子电池串联而成的集成型非晶硅太阳电池。用透明电极TCO代替通常使用的背金属电极，在可见光区透射光变成微红色，这是由非晶硅层的吸收引起的。不仅彩色光透射效率差，而且由于透明背电极电阻较大，使输出大大减小。而See—ThroughAmorton半透明太阳电池是在发电的非晶硅层和背金属电极上有许多微小孔洞。部分入射光能透过这些孔洞。由于没有非晶硅层吸收，光谱几乎与入射光相同，因而获得了完全自然光

6、。用整个太阳电池面积与由孔的直径和密度决定的全部孔的面积之比来表达光的透过率。可按特定的目的给出任意的透光率。孔洞是由化学腐蚀或激光刻划形成的。孔洞直径越小，透过光的均匀性越好。要获得相同的透光率，孔洞直径越小，孔的数量就要越多。这需使用高分辨率光致抗蚀剂，会使效益降低，因而一般选择0．1mm～1．0mm直径的孔洞。See—ThroughAmorton组件是把上述分组件夹在两个透明衬底之间，表面是玻璃，背面是聚碳酸酯透明膜或玻璃。使用的粘合剂是用于常规太阳电池组件的EVA。组件是由117．8mmx124．5mmx1．1mm的分组件组成的。每个分组件是13个子电池集成的非晶硅太阳电池，

7、在AM1，100mw．cm条件下，其输出是0．6Wp，最佳工作电压是7-4V，最佳工作电流是80mA。组件的电压、电流分别是分组件电压、电流的整数倍。日本已建成5．1kW的用户电源中就有1．4kW的See—ThroughAmorton电源组件。3弱光太阳电池随着大规模集成电路和液晶显示元件的普及和发展，电子产品的功耗越来越少，非晶硅太阳电池作为电源与之配套应用也越来越广泛。由于LCD的发展，弱光型太阳电池每年的市场贸易额达数亿元。从太阳电池的应用角度考虑，