文档介绍：信息记录材料 2007年第8卷第2期综述41 太阳能光伏电池综述成志秀,王晓丽(中国乐凯胶片集团公司,保定071054摘要:近几年来,由于能源减少和环境污染的双重压力,使得光伏产业迅猛发展。详细叙述了薄膜光伏电池的发展历程、种类和光伏电池的制备工艺,以及薄膜光伏电池产业发展的瓶颈问题,并对光伏产业进行了展望。关键词:太阳能;光伏效应;光伏电池;薄膜中图分类号:TK02文献标识码:A文章编号:1009-5624-(200702-07收稿日期:2006-10-18作者简介:成志秀(1977-,女,工程师,主要从事膜林科方面的研究。1 前言人类在21世纪面对的最大困难是什么?任务。,,并且这种能量是取之不尽,用之不竭的。如果仅仅将太阳发射到地球的总辐射功率换算成电功率,×1012千瓦,比目前全世界平均消费电力还要大数亿倍。太阳能不但数量巨大,而且源于太阳的各种绿色能源,如:风能、潮汐能、生物质能、水力能都属于可再生能源,只要有太阳的存在,能源就像阳光一样源源不断。太阳能的利用有很多种,可以利用光的热效应,将太阳辐射转化成热能;也可以利用光的伏特效应,将太阳辐射直接转换成电能等。在太阳能的有效利用中,太阳能的光电利用成为近些年发展最快、最具活力的研究领域。太阳能电池的研究发展也日益迅速起来。太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能,不需要消耗燃料和水等物质,使用中不,是对环境无污缓解温室气因此太阳能电池有望21世纪的重要新能源。目前一些发达国家采用太阳能电池发出的电并入电网的措施,既能部分平衡高峰用电,又可省去储电的费用。太阳能发电系统一般没有发电机具有的转动部件,所以也不会产生噪音,不容易损坏。太阳能发电装置规模可大可小,小的可以是数瓦或数十瓦,如便携式太阳能手电筒和太阳能手机充电器,大的可以是数兆瓦或数十兆瓦,例如大型发电站等。2 光伏电池简介作为太阳能电池工作基本原理的光伏效应(Pho2tovoltaicEffect缩写PV是1839年被发现的。由太阳光的光量子与材料相互作用而产生电势,从而把光的能量转换成电能,此种进行能量转化的光电元件称为太阳电池(SolarCell,也可称之为光伏电池。1954年Bell实验室研发出第一个太阳能电池,不过由于效率太低,造价太高,缺乏商业价值。随着航天技术的发展,使太阳能电池的作用不可替代,太阳能电池成为太空飞行器中不可取代的重要部分。1958年3月发射的美国Vanguard1号上首次装设了太阳能电池。1958年5月苏联发射的第3颗人造卫星上也开始装设太阳能电池。到1969年美国人登陆月球, 能电池的发展达到了第1个巅峰期。此后,几乎所有发射的人造天体上都装设太阳能电池。20世纪70年代初期,由于中东战争,石油禁运,使得工业国家的石油供应中断,出现了“能源危机”,人们开始认识到不能长期依靠传统能源。特别是近年来地面能源面临的矿物燃料资源的减少与环境污染的问题,于是太阳能电池的应用已被提上了各国政府的议事日程。1990年以后,太阳能的发展开始与民用电相结合,“grid2connectedphotovoltaicsystem”(与市电并联型太阳能电池发电系统开始推广,太阳能电池不断有新的结构与制造技术被研发出来。至今太阳能电池已经发展到了第2代。第1代太阳能电池包括单晶硅和多晶硅2种,工业化产品效率一般为13%~15%,目前可工业化生产、可获得利润的太阳能电池就是指第1代电池。但是由于生产工艺等因素使得该类型的电池生产成本较高。第2代太阳能电池是薄膜太阳能电池,其成本低于第1代,可大幅度增加电池板制造面积,效率不如第1代。在将来的第3具有以下特征:薄膜化毒性。:叠层电池、光子下转换、热载流子电池、热光伏电池等。太阳能电池(光伏材料主要包括:产生光伏效应的半导体材料、薄膜用衬底材料、减反射膜材料、电极与导线材料、组件封装材料等。其中用来制作太阳能电池所用的半导体材料有元素半导体、化合物半导体和各种固体溶体。从半导体材料使用的形态来看,有晶片、薄膜、外延片。按化学组成及产生电力的方式,太阳能电池可分为无机太阳能电池、有机太阳能电池和光化学电池3大类。按形态分可以分成块状(Bulk光伏电池和薄膜(Thin2film光伏电池2大类。块状(Bulk光伏电池一般指晶体硅太阳能电池,主要包括单晶硅、多晶硅。其电池发电层的厚度一般在250~450μm之间。其光电转化率一般为13%~15%。目前空间用的太阳能电池中单晶硅电池占重要地位,在今后几十年内仍具有重要地位。薄膜(Thin2film光伏电池,主要包括硅薄膜型、化合物半导体薄膜型以及新材料薄膜型。其薄膜厚度一般在2~3mm。非晶硅