太阳能电池技术应用与发展.pdf

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1、船电技术l化学电源太阳能电池技术应用与发展赵书利叶烽朱刚(中国船舶重工集团公司7l2研究所，武汉430064)摘要：本文介绍了太阳能电池的原理、特点、种类及其发展现状，并预计了未来太阳能电池的发展及应用趋势。关键词：太阳能电池光伏效应薄膜电池中图分类号：TM914．4文献标识码：A文章编号：1003．4862(2010)04．0047．04TheApplicationandDevelopmentofSolarCellsZhaoShuli，YeFeng，ZhuGang(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，CSIC，Wuhan430

2、064，China)Abstract：／nthispaper,theprinciple,characteristics，sortsandpresentresearchofsolarcellsarereviewedSomeimportantexpectationsfosolarcellsdevelopmentanditsfutureapplicationtrendsaregiven．Keywords：solarcells；photovoltaiceffect,"thinlmcells势垒电场方向相反的光生电场。一旦接通外电路，1引言即可有电能输出。当把众多这样小的太阳能光伏太

3、阳能电池，是一种能有效地吸收太阳辐射电池单元通过串并联的方式组合在一起，构成光能，并使之转变成电能的半导体器件，由于他们伏电池组件，便会在太阳能的作用下输出功率足利用各种势垒的光生伏特效应，所以也称为光伏够大的电能。电池，其核心是可释放电子的半导体。最常用的制造太阳能电池的半导体材料有合适禁带宽半导体材料是硅。地壳硅储量丰富，可以说是取度非常重要。不同禁带宽度的半导体，只能吸取之不尽、用之不竭。一部分波长的太阳光辐射能以产生电子空穴对，当太阳光照射到半导体表面，半导体内部N禁带宽度越小，所吸收的太阳光谱的可利用部分区和P区中原子的价电子受到太阳光子的激发，就越大，而同时在太

4、阳光谱峰值附近被浪费的能通过光辐射获取到超过禁带宽度Eg的能量，脱量也就越大。可见，只有选择具有合适禁带宽度离共价健的束缚从价带激发到导带，由此在半导的半导体材料，才能更有效地利用太阳光谱。由体材料内部产生出很多处于非平衡状态的电子空于直接迁移型半导体的光吸收效率比间接迁移型穴对。这些被光激发的电子和空穴，或自由碰撞，高，故最好是直接迁移型半导体[1-31。或在半导体中复合恢复到平衡状态。其中复合过2太阳能电池技术优势程对外不呈现导电作用，属于太阳能电池能量自动损耗部分。光激发载流子中的少数载流子能运1)燃料免费；动到P—_N结区，通过P—_N结对少数载流子的牵2)没有磨损

5、、毁坏或需替换的活动部件；引作用而漂移到对方区域，对外形成与P—N结3)保持系统运转仅需很少的维护；4)系统为组件，可以在任何地方快速地安收稿日期：2009．11—04装；作者简介：赵书利(1974一)，女，工程师，研究方向5)无噪声、无有害排放和污染气体【2】。化学电源。47船电技术f化学电源3太阳能电池发展的意义和分区掺杂工艺。多晶硅光伏电池比单晶硅光伏电池的材料成11保护气候；本低，是世界各国竞相开发的重点，它的研究热2)改善环境；点包括：开发太阳级多晶硅生产技术、开发快速3)节省空间；掺杂和表面处理技术、提高硅片质量、研究连续4)增加就业；和快速的布线工艺、多晶硅电

6、池表面织构化技术5)为农村提供电力；和薄片化、高效化电池工艺技术等，以进一步降6)．大力推进普及电力服务，为无电人口提低成本。供电力；2)以无机盐如砷化镓等III—v化合物、硫7)中国是最大的发展中国家，发展经济需化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池。要太阳能电池保障能源供给。为了寻找单晶硅电池的替代品，人们除开发4太阳能电池技术分类了多晶硅、非晶硅薄膜太阳能电池外，又不断研制其它材料的太阳能电池。其中主要包括砷化镓根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：等III—V族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄1)硅系太阳能电池；膜电池等。上述电池中，尽管硫化镉、碲化镉多2)以无机盐如

7、砷化镓III—V化合物、硫晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率化镉、铜铟硒等多元化台物为材料的电池；高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生3)纳米晶太阳能电池等；产，但由于镉有剧毒，容易产生环境污染问题，4)有机半导体太阳能电池。因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代品。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池砷化镓等Ⅲ一v化合物及铜铟硒薄膜电池由材料一般的要求有：于具有较高的转换效率而受到人们的普遍重视。1)导体材料的禁带不能太宽；CaAs属于IⅡ一V族化合物半导体材料，其能隙2)要有较高的光电转换效率