各種太陽(yáng)能技術(shù)及其主要材料介紹

關(guān)于各種太陽(yáng)能技術(shù)及其主要材料介紹第1頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)能利用涉及的技術(shù)問(wèn)題很多，但根據(jù)太陽(yáng)能的特點(diǎn)，具有共性的技術(shù)主要有四項(xiàng)，即太陽(yáng)能采集、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換、太陽(yáng)能貯存和太陽(yáng)能傳輸，將這些技術(shù)與其它相關(guān)技術(shù)結(jié)合在一起，便能進(jìn)行太陽(yáng)能的實(shí)際利用---光熱利用、光電利用和光化學(xué)利用。第2頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、太陽(yáng)能的熱應(yīng)用

太陽(yáng)能的熱利用，是將太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的器件叫“集熱器”。例如“太陽(yáng)灶”；“太陽(yáng)熱水器”；“太陽(yáng)能干燥器”等等。太陽(yáng)能熱利用是可再生能源技術(shù)領(lǐng)域商業(yè)化程度最高、推廣應(yīng)用最普遍的技術(shù)之一。1998年世界太陽(yáng)能熱水器的總保有量約5400萬(wàn)平方米。按照人均使用太陽(yáng)能熱水器面積，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分別為1平方米／人和O．7平方米／人。日本有2O％的家庭使用太陽(yáng)能熱水器，以色列有80％的家庭使用太陽(yáng)能熱水器。第3頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)能的熱利用主要是以下方面：1．太陽(yáng)能空調(diào)降溫太陽(yáng)能制冷及在空調(diào)降溫研究工作重點(diǎn)是尋找高效吸收和蒸發(fā)材料，優(yōu)化系統(tǒng)熱特性，建立數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)程序，研究新型制冷循環(huán)等。2．太陽(yáng)能熱發(fā)電太陽(yáng)能熱發(fā)電是利用集熱器將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并通過(guò)熱力循環(huán)過(guò)程進(jìn)行發(fā)電，是太陽(yáng)能熱利用的重要方面。第4頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．太陽(yáng)房太陽(yáng)房是直接利用太陽(yáng)輻射能的重要方面。通過(guò)建筑設(shè)計(jì)把高效隔熱材料、透光材料、儲(chǔ)能材料等有機(jī)地集成在一起，使房屋盡可能多地吸收并保存太陽(yáng)能，達(dá)到房屋采暖目的。太陽(yáng)房可以節(jié)約75％～90％的能耗，并具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，成為各國(guó)太陽(yáng)能利用技術(shù)的重要方面。被動(dòng)式太陽(yáng)房平均每平方米建筑面積每年可節(jié)約2O～4O公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，用于蔬菜和花卉種植的太陽(yáng)能溫室在中國(guó)北方地區(qū)較多采用。全國(guó)太陽(yáng)能溫室面積總計(jì)約700萬(wàn)畝，發(fā)揮著較好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)在相關(guān)的透光隔熱材料、帶涂層的控光玻璃、節(jié)能窗等沒(méi)有商業(yè)化，使太陽(yáng)房的水平受到限制。第5頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．熱利用的其它方面太陽(yáng)灶我國(guó)目前大約有15萬(wàn)臺(tái)太陽(yáng)灶在使用中。太陽(yáng)灶表面可以加涂一層光譜選擇性材料，如二氧化硅之類(lèi)的透明涂料，以改變陽(yáng)光的吸收與發(fā)射，最普通的反光鏡為鍍銀或鍍鋁玻璃鏡，也有鋁拋光鏡面和滌綸薄膜鍍鋁材料等。提高太陽(yáng)灶的效率。每個(gè)太陽(yáng)灶每年可節(jié)約300千克標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽(yáng)能干燥是熱利用的一個(gè)方面。目前我國(guó)已經(jīng)安裝了有1000多套太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)，總面積約2萬(wàn)平方米。主要用于谷物、木材、蔬菜、中草藥于燥等。第6頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、太陽(yáng)光-熱轉(zhuǎn)換及材料

材料科學(xué)與工程是技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。太陽(yáng)光—熱轉(zhuǎn)換材料與工程，如用于太陽(yáng)集熱器的選擇性吸收涂層（表面），用于建筑幕墻玻璃和交通工具的選擇性透、反射薄膜材料和電致變色薄膜材料與器件，用于集熱器的具有太陽(yáng)光譜高透射比的硼硅玻璃，聚碳酸酯制成的蜂窩結(jié)構(gòu)，以及貯能材料等，推動(dòng)了太陽(yáng)光—熱轉(zhuǎn)換技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展。第7頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)輻射的能量譜主要分布在波長(zhǎng)0．3μm至3μm范圍；人眼視覺(jué)靈敏譜的波長(zhǎng)在0；41μm至0．7μm范圍，對(duì)人眼敏感的波長(zhǎng)，幾乎是在太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)間隔內(nèi)；一般物體溫度的黑體輻射譜的波長(zhǎng)在2μm至100μm范圍，太陽(yáng)光。熱轉(zhuǎn)換材料的光-熱性能，即輻射特性如透射比、反射比、吸收比和發(fā)射比等反映在太陽(yáng)光譜一物體熱譜內(nèi)。第8頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.太陽(yáng)光譜選擇性吸收涂層（表面）

具有高的太陽(yáng)吸收比和低的發(fā)射比的涂層（表面），稱(chēng)為太陽(yáng)（光譜）選擇性吸收涂層。目前，它已有上百種涂層材料與工藝，而從機(jī)理上可以將其分為六類(lèi)，實(shí)際的選擇性吸收涂層往往包含其中二至三類(lèi)。應(yīng)用最廣泛的選擇性吸收涂層為三層結(jié)構(gòu)，即由底層、中層和表層組成。貼近襯底的底層為紅外高反射即低發(fā)射比的金屬層，如金、銀、銅、鋁、鎳或鑰等；中層為吸收層，是由若干金屬一介質(zhì)復(fù)合薄膜的次層組成，金屬粒子的尺寸、形狀及其占該次層的體積比決定了該次層的光學(xué)常數(shù)，靠近金屬底層的吸收次層具有強(qiáng)的吸收，表層為減反層，該層具有低的折射率n（n＜1.9＝及低的消光系數(shù)（k＜0.25），或是增加對(duì)太陽(yáng)光的捕獲的微不平表面層。這樣的光譜選擇性吸收涂層具有優(yōu)異的光譜選擇性，即高的太陽(yáng)吸收比，低的發(fā)射。

第9頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)選擇性吸收涂層的制備技術(shù)可以分為三大類(lèi)：噴涂與溶膠，化學(xué)與電化學(xué)方法和真空蒸發(fā)與磁控濺射方法。

對(duì)于產(chǎn)生生活熱水的平板太陽(yáng)集熱器，采用噴涂太陽(yáng)吸收比高、發(fā)射比略高的涂層便能滿足使用要求；鋁吸熱板上可采用陽(yáng)極氧化與交流電解著色涂層，銅吸熱板以采用電鍍黑鉻涂層為宜。第10頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于全玻璃真空太陽(yáng)集熱管主流是采用磁控濺射技術(shù)，多層不銹鋼將／銅（澳大利亞專(zhuān)利）采用單靶磁控濺射制備氮／鋁（中國(guó)專(zhuān)利）涂層。真空蒸發(fā)或?yàn)R射技術(shù)制備用于平板太陽(yáng)集熱器的吸收涂層，另一方面應(yīng)研制用于高溫的太陽(yáng)選擇性吸收涂層，使其具有耐高溫、很高太陽(yáng)吸收比與極低發(fā)射比的優(yōu)異性能。第11頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.選擇性透、反射薄膜材料

選擇性透、反射薄膜可以分為三種基本類(lèi)型，主要應(yīng)用于建筑幕墻鍍膜玻璃、汽車(chē)等交通工具。第12頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）陽(yáng)光控制膜

陽(yáng)光控制膜通過(guò)增加吸收與反射可顯著降低太陽(yáng)輻射通過(guò)玻璃窗，同時(shí)能保持室內(nèi)的充足光線。這類(lèi)膜系具有良好的耐磨性與化學(xué)穩(wěn)定性，可用于單層玻璃窗，適合在氣溫較高的地區(qū)使用。氧化物薄膜的不同厚度可以獲得藍(lán)色、銀色、古銅色和金色等絢麗色彩。不同厚度的金屬膜可以獲得不同的透射比與反射比。第13頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）低發(fā)射膜

雙層玻璃窗的熱量損失由玻璃的高發(fā)射比（0.84）引起，具有發(fā)射比0.04一0.10的低發(fā)射膜的雙層玻璃窗，其傳熱系數(shù)可由普通雙層玻璃窗的2.6W／m’K降至1.4W／m’L可見(jiàn)光透射比可達(dá)0.80。典型的是SnO2／Ag／SnO，或TiO2／Ag／Ti02。第14頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.電致變色薄膜與器件

由于太陽(yáng)輻射、溫度或電場(chǎng)的作用使薄膜的光學(xué)性能發(fā)生變化，分別稱(chēng)為光致變色、熱致變色或電致變色在電場(chǎng)作用下，薄膜顏色發(fā)生改變稱(chēng)為電致變色。這種變化是可逆與持久的，當(dāng)開(kāi)路時(shí)薄膜具有記憶性，需要改變光學(xué)性能時(shí)只要施加一次直流低電壓，因而能量消耗很低。從過(guò)渡金屬氧化物中可能找到最有希望的電致變色材料。變色機(jī)理是在電變色薄膜材料中進(jìn)入與退出小直徑離子的可逆過(guò)程。電致變色膜主要集中在WO3與NiO。用于窗戶(hù)，起到節(jié)能與獲得舒適的生活環(huán)境。第15頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.透明隔熱材料（TIM）

采用厚5cm的聚碳酸酯透明隔熱材料（TIM）建成一幢太陽(yáng)房和一幢對(duì)照房。夏季，百葉簾反射了約0.80太陽(yáng)短波能量，室內(nèi)低于對(duì)照房?jī)?nèi)氣溫約3℃。冬季，比同樣條件對(duì)照房的溫度約高5℃。

我國(guó)在太陽(yáng)光、熱轉(zhuǎn)換材料的研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)上有較大進(jìn)展，特別是用于真空太陽(yáng)集熱管的單靶磁控濺射太陽(yáng)選擇性吸收涂層已大批量生產(chǎn)，在國(guó)際上也享有盛譽(yù)。第16頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三．太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換

太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)換是指太陽(yáng)的輻射能光子通過(guò)半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程，通常叫做“光生伏打效應(yīng)”，太陽(yáng)電池就是利用這種效應(yīng)制成的。當(dāng)太陽(yáng)光照射到半導(dǎo)體上時(shí)，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半導(dǎo)體吸收或透過(guò)。被吸收的光，當(dāng)然有一些變成熱，另一些光子則同組成半導(dǎo)體的原子價(jià)電子碰撞，于是產(chǎn)生電子—空穴對(duì)。這樣，光能就以產(chǎn)生電子—空穴對(duì)的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋⑷绻雽?dǎo)體內(nèi)存在P—n結(jié)，在n區(qū)與p區(qū)之間的薄層產(chǎn)生所謂光生伏打電動(dòng)勢(shì)。若分別在P型層和n型層焊上金屬引線，接通負(fù)載，則外電路便有電流通過(guò)。如此形成的一個(gè)個(gè)電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來(lái)，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流輸出功率。第17頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月90年代以來(lái)，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動(dòng)下，可再生能源技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。建筑將成為光伏應(yīng)用的最大市場(chǎng)，建筑光伏集成有許多優(yōu)點(diǎn)：①具有高技術(shù)、無(wú)污和自供電的特點(diǎn)，能夠強(qiáng)化建筑物的美感和建筑質(zhì)量；②光伏部件是建筑物總構(gòu)成的一部分，除了發(fā)電功能外，還是建筑物耐候的外部蒙皮，具有多功能和可持續(xù)發(fā)展的特征；③分布型的太陽(yáng)輻射和分布型的建筑物互相匹配；④建筑物的外殼能為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積；⑤不需要額外的昂貴占地面積，省去了光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，省去了輸電費(fèi)用；⑥在用電地點(diǎn)發(fā)電，避免傳輸和分電損失（5一10％），降低了電力傳輸和電力分配的投資和維修成本。

第18頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月建筑光伏集成系統(tǒng)既適用于居民住宅，也適用商業(yè)、工業(yè)和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋頂，也可集成到外墻上；既可集成到新設(shè)計(jì)的建筑上，也可集成到現(xiàn)有的建筑上。光伏建筑集成近年來(lái)發(fā)展很炔，許多國(guó)家相繼制定了本國(guó)的光伏屋頂計(jì)劃。建筑自身能耗占世界總能耗的1／3，是未來(lái)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最大市場(chǎng)。光伏系統(tǒng)和建筑結(jié)合將根本改變太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界能源中的從屬地位，前景光明。第19頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以材料區(qū)分，太陽(yáng)電池有晶硅電池，非晶硅薄膜電池，銅鋼硒（CIS）電池，碲化鎘（CdTe）電池，砷化稼電池等，而以晶硅電池為主導(dǎo)。由于硅是地球上儲(chǔ)量第二大元素，作為半導(dǎo)體材料，人們對(duì)它研究得最多、技術(shù)最成熟，而且晶硅性能穩(wěn)定、無(wú)毒，因此成為太陽(yáng)電池研究開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用中的主體材料。人們首先使用高純硅制造太陽(yáng)電池（即單晶硅太陽(yáng)電池）。由于材料昂貴，這種太陽(yáng)電池成本過(guò)高，初期多用于空間技術(shù)作為特殊電源，供人造衛(wèi)星使用。七十年代開(kāi)始，把硅太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)向地面應(yīng)用。采用廢次單晶硅或較純的冶金硅專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)硅材料，以及利用多晶硅生產(chǎn)硅太陽(yáng)電池，均能大幅度降低造價(jià)。近年來(lái)，非晶硅太陽(yáng)電池的研制迅速發(fā)展。第20頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、單晶硅太陽(yáng)電池

單晶硅材料制造要經(jīng)過(guò)如下過(guò)程：石英砂一冶金級(jí)硅一提純和精煉一沉積多晶硅錠一單晶硅一硅片切割。

硅主要以siO2形式存在于石英和砂子中。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。該過(guò)程能量消耗很高，約為14kwh／kg，因此硅的生產(chǎn)通常在水電過(guò)剩的地方（挪威，加拿大等地）進(jìn)行。這樣被還原出來(lái)的硅的純度約98％一99％，稱(chēng)為冶金級(jí)硅（MG一Si）。大部分冶金級(jí)硅用于制鐵和制鋁工業(yè)。目前全世界冶金級(jí)硅的產(chǎn)量約為50萬(wàn)噸／年。第21頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．太陽(yáng)級(jí)硅

一種目前制造太陽(yáng)級(jí)硅的主要方法是使用精煉的冶金級(jí)硅，采用電子束加熱真空抽除法去除磷雜質(zhì)，然后凝固，再采用等離子體氧化法去除硼及碳，再凝固。采用水蒸氣混合的冠等離子體可將硼含量降到0·lppm的水平，經(jīng)過(guò)再凝固硅中的金屬雜質(zhì)含量可降到ppb的水平。用此太陽(yáng)級(jí)硅制成的常規(guī)工藝電池的最高效率可達(dá)到14％，高效工藝制的電池的最高效率可達(dá)到16％。此太陽(yáng)級(jí)硅已進(jìn)入每年生產(chǎn)60噸的中試階段。

基于同樣原理可開(kāi)發(fā)出另一種提純方法，即在硫化床反應(yīng)器中，用Si烷在很小的Si球表面上原位沉積出Si。此法沉積出的Si粉未顆粒只有十分之幾毫米，可用作CZ直拉單晶的投爐料或直接制造Si帶。第22頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、多晶硅太陽(yáng)電池

隨著電池制備和封裝工藝的不斷改進(jìn)，在硅太陽(yáng)電池總成本中，硅材料所占比重已由原先的1/3上升到1/2。因此，生產(chǎn)廠家迫切希望在不降低光電轉(zhuǎn)換效率的前提下，找到替代單晶硅的材料。目前，比較適用的材料就是多晶硅。因?yàn)槿坭T多晶硅錠比提拉單晶硅錠的工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備易做，操作方便，耗能較少，輔助材料消耗也不多，尤其是可以制備任意形狀的多晶硅錠，便于大量生產(chǎn)大面積的硅片。同時(shí)，多晶硅太陽(yáng)電池的電性能和機(jī)械性能都與單晶硅太陽(yáng)電池基本相似，而生產(chǎn)成本卻低于單晶硅太陽(yáng)電池。多晶硅太陽(yáng)電池的出現(xiàn)主要是為了降低成本，其優(yōu)點(diǎn)是能直接制備出適于規(guī)?；a(chǎn)的大尺寸方型硅錠，設(shè)備比較簡(jiǎn)單，制造過(guò)程簡(jiǎn)單、省電、節(jié)約硅材料，對(duì)材質(zhì)要求也較低。第23頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月晶體硅電池效率不斷提高，技術(shù)不斷改進(jìn)，加上晶硅穩(wěn)定，無(wú)毒，材料資源豐富，人們開(kāi)始考慮開(kāi)發(fā)多晶硅薄膜電池。多晶硅薄膜電池既具有晶硅電池的高效、穩(wěn)定、無(wú)毒和資源豐富的優(yōu)勢(shì)，又具有薄膜電池工藝簡(jiǎn)單、節(jié)省材料、大幅度降低成本的優(yōu)點(diǎn)，因此多晶硅薄膜電池的研究開(kāi)發(fā)成為近幾年的熱點(diǎn)。另一方面，采用薄片硅技術(shù)，避開(kāi)拉制單晶硅或澆鑄多晶硅、切片的昂貴工藝和材料浪費(fèi)的缺點(diǎn)，達(dá)到降低成本的目的。第24頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）多晶硅薄膜電池

各種CVD（PECVD，RTCVD，CVD等）技術(shù)被用來(lái)生長(zhǎng)多晶硅薄膜，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有些技術(shù)獲得了重要的結(jié)果。德國(guó)Fraunhofer太陽(yáng)能研究所使用SiO2和SiN包覆陶瓷或SiC包覆石墨為襯底，用快速熱化學(xué)氣相沉積（RTCVD）技術(shù)沉積多晶硅薄膜，硅膜經(jīng)過(guò)區(qū)熔再結(jié)晶（ZMR）后制備太陽(yáng)電池，兩種襯底的電池效率分別達(dá)到9．3％和11％。北京市太陽(yáng)能研究所自1996年開(kāi)始開(kāi)展多晶硅薄膜電池的研究工作。該所采用RTCVD技術(shù)在重?fù)诫s非活性硅襯底上制備多晶硅薄膜和電池，1cm2電池效率在AM1．5條件下達(dá)到13.6％，目前正在向非硅質(zhì)襯底轉(zhuǎn)移。并發(fā)展了多層多晶硅薄膜電池。第25頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多晶硅太陽(yáng)電池的制備基本與單晶硅太陽(yáng)電池相同。關(guān)鍵在于硅材料的制備。要求具備一定的純度，對(duì)晶粒大小和晶粒形狀還有要求。一般以晶粒尺寸達(dá)毫米級(jí)、晶粒形狀呈柱狀為好，俗稱(chēng)這種材料為“半晶硅”。多晶硅的生產(chǎn)工藝為澆鑄法。澆鑄工藝主要有定向凝固法。定向凝固法是將硅料放在坩堝中加熱熔融，然后將坩堝從熱場(chǎng)中逐漸下降或從增蝸底部通上冷源以造成一定的溫度梯度，使固液界面從坩堝底部向上移動(dòng)而形成晶錠。第26頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于鑄錠中采用低成本的坩堝及脫模涂料，對(duì)硅錠的材質(zhì)仍會(huì)造成影響。近年來(lái)電磁法（EMC）被用來(lái)進(jìn)行鑄錠試驗(yàn)，方法是投爐硅料從上部連續(xù)加到熔融硅處，而熔融硅與無(wú)底的冷坩堝通過(guò)電磁力保持接觸，同時(shí)固化的硅被連續(xù)地向下拉。目前該工藝已鑄出截面為220mmX220mm的長(zhǎng)硅錠，鑄錠的材質(zhì)純度比常規(guī)硅錠高。

我國(guó)可生產(chǎn)出15kg重220mmX220mmX140mm的硅錠。第27頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）硅片加工技術(shù)

常規(guī)的硅片切割采用內(nèi)圓切片機(jī)，其刀損為0.3一0.35mm，使晶體硅切割損失較大，且大硅片不易切得很薄。近幾年，多線切割機(jī)的使用對(duì)晶體硅片的成本下降具有明顯作用。多線切割機(jī)采用鋼絲帶動(dòng)碳化硅磨料來(lái)進(jìn)行切割硅片，切損只有0.22mm，硅片可切薄到0.2mm，且切割的損傷小。

我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及市場(chǎng)發(fā)展經(jīng)過(guò)近20年的努力，已經(jīng)奠定良好的基礎(chǔ)。目前有4個(gè)單晶硅電池及組件生產(chǎn)廠和2個(gè)非晶硅電池生產(chǎn)廠。但在總體水平由于生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平較低、太陽(yáng)電池的效率低，專(zhuān)用原材料國(guó)產(chǎn)化程度不高。專(zhuān)用材料如銀漿、封裝玻璃、EVA等尚未完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，成本高。第28頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3).非晶硅太陽(yáng)電池

非晶硅太陽(yáng)電池又稱(chēng)“無(wú)定形硅太陽(yáng)電池”，簡(jiǎn)稱(chēng)“a—Si太陽(yáng)電池"。它是太陽(yáng)電池發(fā)展中的后起之秀。它是最理想的一種廉價(jià)太陽(yáng)電池。作為一種弱光微型電源使用，如小型計(jì)算器、電子手表等。非晶硅科技已轉(zhuǎn)化為一個(gè)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，世界上總組件生產(chǎn)能力每年在50MW以上，組件及相關(guān)產(chǎn)品銷(xiāo)售額在10億美元以上。應(yīng)用范圍小到手表、計(jì)算器電源大到10Mw級(jí)的獨(dú)立電站。涉及諸多品種的電子消費(fèi)品、照明和家用電源、農(nóng)牧業(yè)抽水、廣播通訊臺(tái)站電源及中小型聯(lián)網(wǎng)電站等。a一Si太陽(yáng)電池成了光伏能源中的一支生力軍，對(duì)整個(gè)潔凈可再生能源發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用。第29頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月非晶硅太陽(yáng)電池的最大特點(diǎn)是薄，不同于單晶硅或多晶硅太極電池需要以硅片為底村，而是在玻璃或不銹鋼帶等材料的表面鍍上一層薄薄的硅膜，其厚度只有單晶硅片的1/300。因此，可以大量節(jié)省硅材料，加之可連續(xù)化大面積生產(chǎn)，能耗也低，成本自然也低。由于電池本身是薄膜型的，太陽(yáng)的光可以穿透，所以還可做成疊層式的電池，以提高電池的電壓。通常單晶硅太陽(yáng)電池每個(gè)單體只有0．5伏左右的電壓，必須幾個(gè)單體串聯(lián)起來(lái)，才能獲得一定的電壓。非晶太陽(yáng)硅電池一個(gè)就能做到幾伏電壓，使用比較方便。第30頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其它新材料探索

探索的材料主要有，非晶硅碳、非晶硅氧：微晶硅、微晶硅碳等，這些材料主要用于窗口層。第31頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月新技術(shù)探索

為了提高非晶硅太陽(yáng)電池的初始效率和光照條件下的穩(wěn)定性，人們探索了許多新的材料制備工藝。比較重要的新工藝有：化學(xué)退火法、脈沖氖燈光照法、氫稀釋法、交替淀積與氫處理法、摻氟、本征層摻痕量硼法等

第32頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月新制備技術(shù)探索

射頻等離子體增強(qiáng)CVD是當(dāng)今普遍采用的制備a-Si合金薄膜的方法。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：可以用較低的襯底溫度（200C左右），重復(fù)制備大面積均勻的薄膜，制得的氫化a-Si合金薄膜無(wú)結(jié)構(gòu)缺陷、臺(tái)階覆蓋良好、隙態(tài)密度低、光電子特性符合大面積太陽(yáng)電池的要求。此法的主要缺點(diǎn)也是致命的缺點(diǎn)是，制備的a-Si膜含氫量高，通常有10％-15％氫含量，光致衰退比較嚴(yán)重。因此，人們一方面運(yùn)用這一方法實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，另一方面又不斷努力探索新的制備技術(shù)。第33頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、多晶薄膜與薄膜太陽(yáng)電池

制作薄膜太陽(yáng)電池的新材料、CulnSe2、CdTe薄膜，晶體硅薄膜和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜等；近20年來(lái)大量的研究人員在該領(lǐng)域中的工作取得了可喜的成績(jī)。薄膜太陽(yáng)電池以其低成本、高轉(zhuǎn)換效率、適合規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，引起生產(chǎn)廠家的興趣，薄膜太陽(yáng)電池的產(chǎn)量得到迅速增長(zhǎng)。如果以10年為一個(gè)周期進(jìn)行分析，世界薄膜太陽(yáng)電池市場(chǎng)年增長(zhǎng)率為22．5％。

第34頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①.CdS薄膜與Cu2S/CdS太陽(yáng)電池

Cu2S／CdS是一種廉價(jià)太陽(yáng)電池，它具有成本低、制備工藝十分簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。在多種襯底上使用直接和間接加熱源的方法沉積多晶CdS薄膜。用噴涂法制備CdS薄膜，其方法主要是將含有S和Cd的化合物水溶液，用噴涂設(shè)備噴涂到玻璃或具有SnO2導(dǎo)電膜的玻璃及其它材料的襯底上，經(jīng)熱分解沉積成CdS薄膜。

第35頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②.CulnSe2多晶薄膜材料與CdS／CulnSe2太陽(yáng)電池

Cu1nSe2材料具有高達(dá)以＝6×10cm-1的吸收系數(shù)，這是到目前為止所有半導(dǎo)體材料中的最高值。

Cu1nSe2的光學(xué)性質(zhì)主要取決于材料的元素組份比、各組份的均勻性、結(jié)晶程度、晶格結(jié)構(gòu)及晶界的影響。大量實(shí)驗(yàn)表明，材料的元素組份與化學(xué)計(jì)量比偏離越小，結(jié)晶程度好，元素組分均勻性好，溫度越低其光學(xué)吸收特性越好。第36頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③.CdS／CulnSe2薄膜太陽(yáng)電池

由于CulnSe2薄膜材料具備十分優(yōu)異的光伏特性，20年來(lái)，出現(xiàn)了多種以Cu1nSe2薄膜材料為基礎(chǔ)的同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池。主要有n-CulnSe2／p-CulnSe2、（InCd）S2／CulnSe2、CdS／CulnSe2、ITO／Cu1nSe：、GaAs／CulnSe2、ZnO／CulnSe2等。其中最為人們重視的是CdS／CulnSe2電池。由28個(gè)39W組件構(gòu)成的lkW薄膜太陽(yáng)電池方陣，面積為3665cm2，輸出功率達(dá)到40.6W，轉(zhuǎn)換效率為11.1％。

第37頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④.多晶薄膜CdTe材料與CdTe／CdS太陽(yáng)電池