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封面
薄膜太阳能电池
内容简介
《纳米科学与技术》丛书编委会
《纳米科学与技术》丛书序
前言
第1章 能源危机与新能源机遇
第2章 非晶硅和微晶硅薄膜太阳能电池
第3章 碲化镉薄膜太阳能电池
第4章 铜铟镓硒薄膜太阳能电池
第5章 染料敏化薄膜太阳能电池
第6章 有机薄膜太阳能电池
第7章 光伏太阳能电池生产过程中的污染问题
索引
封底
非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si)、微晶硅(Nanocrystalline Silicon,nc-Si,Microcrystalline Silicon,mc-Si)、化合物半导体II-VI 族[CdS、CdTe(碲化镉)、CuInSe2]、染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cell,简称DSSC)、有机导电高分子(Organic/polymer solar cells) 、CIGS (铜铟硒化物)..等。
本书以非晶硅、碲化镉和铜铟镓硒这三大薄膜太阳能电池体系为重点,详细讨论了这些材料的基本性质、制备工艺,结合表征方法阐述了材料物理和器件物理,也同时介绍了薄膜太阳能电池的器件特性、产业化情况和技术发展趋势;另外,也兼顾了其它新型薄膜光伏器件的工作原理和最新进展,包括有机薄膜太阳能电池,染料敏化太阳能电池,多结高效率太阳能电池,杂质带太阳能电池等。
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非晶硅(a-Si)太阳电池是在玻璃(glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO),然后依次用等离子体反应沉积p型、i型、n型三层a-Si,接着再蒸镀金属电极铝(Al).光从玻璃面入射,电池电流从透明导电膜和铝引出,其结构可表示为glass/TCO/pin/Al,还可以用不锈钢片、塑料等作衬底。
硅材料是目前太阳电池的主导材料,在成品太阳电池成本份额中,硅材料占了将近40%,而非晶硅太阳电池的厚度不到1μm,不足晶体硅太阳电池厚度的1/100,这就大大降低了 制造成本,又由于非晶硅太阳电池的制造温度很低(~200℃)、易于实现大面积等优点,使其在薄膜太阳电池中占据首要地位,在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。特别是射频辉光放电法由于其低温过程(~200℃),易于实现大面积和大批量连续生产,现成为国际公认的成熟技术。在材料研究方面,先后研究了a-SiC窗口层、梯度界面层、μC-SiC p层等,明显改善了电池的短波光谱响应.这是由于a-Si太阳电池光生载流子的生成主要在i层,入射光到达i层之前部分被p层吸收,对发电是无效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更宽的光学带隙,因此减少了对光的吸收,使到达i层的光增加;加之梯度界面层的采用,改善了a-SiC/a-Si异质结界面光电子的输运特性.在增加长波响应方面,采用了绒面TCO膜、绒面多层背反射电极(ZnO/Ag/Al)和多带隙叠层结构,即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al结构.绒面TCO膜和多层背反射电极减少了光的反射和透射损失,并增加了光在i层的传播路程,从而增加了光在i层的吸收.多带隙结构中,i层的带隙宽度从光入射方向开始依次减小,以便分段吸收太阳光,达到拓宽光谱响应、提高转换效率之目的。在提高叠层电池效率方面还采用了渐变带隙设计、隧道结中的微晶化掺杂层等,以改善载流子收集。
半透明式的太阳能电池模块:建筑整合式太阳能应用(BIPV)
薄膜太阳能之应用:随身折迭式充电电源、军事、旅行
薄膜太阳能模块之应用:屋顶、建筑整合式、远程电力供应、国防
关于薄膜太阳能电池分析
地球上的资源是有限的,我们现在利用的资源很多都是不可再生的资源,或者是再生周期比较长,如果持续下去,我们有一天会没有资源可用,所以我们必须开发新能源,目前太阳能是比较好的资源,太阳能已经运用到了发电产业中,其中薄膜太阳能电池就是比较好的应用。本文将以薄膜太阳能电池进行研究和分析。
非晶硅薄膜太阳能电池是一种以非晶硅化合物为基本组成的薄膜太阳能电池。
按照材料的不同,当前硅太阳能电池可分为三类:单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。
非晶硅薄膜太阳能电池是一种以非晶硅化合物为基本组成的薄膜太阳能电池。
按照材料的不同,当前硅太阳能电池可分为三类:单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。
本书在简要介绍太阳能电池发展现状及其基本工作原理的基础上,系统讲述非晶硅薄膜太阳能电池、砷化镓薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池以及有机聚合物薄膜太阳能电池等的材料结构特性、材料制备方法、电池类型结构、电池组件工艺过程,以及各类薄膜太阳能电池的基本特性及其未来发展趋势等。