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纳米太阳能材料

  纳米太阳能材料_能源/化工_工程科技_专业资料。纳米太阳能材料 林碧玉 2110110220 ? 1.概述 1.1太阳能电池的概况 ? 1.2概述三代太阳能电池 ? 2.纳米材料的应用 ? 2.1聚合物薄膜太阳能电池 ? 2.2染料敏化纳米晶

  纳米太阳能材料 林碧玉 2110110220 ? 1.概述 1.1太阳能电池的概况 ? 1.2概述三代太阳能电池 ? 2.纳米材料的应用 ? 2.1聚合物薄膜太阳能电池 ? 2.2染料敏化纳米晶太阳能电池 ? 1.1太阳能电池的概况 ? ? ? 太阳能电池是以光生伏特效应为原理,将太阳能转换为电能。 光生伏特效应,即当某种结构的半导体器件受到光照射时产生直 流电压(或电流);当光照停止后,电压(或电流)立即消失的现象 太阳能电池的发电原理基本相同, 现已晶体硅为例描述光发电过 程。P 型晶体硅经过掺杂磷可得 N型硅, 形成 P- N结。当光线 照射太阳能电池表面时, 一部分光子被硅材料吸收; 光子的能量 传递给了硅原子, 使电子发生了跃迁, 成为自由电子在 P- N 结 两侧集聚形成了电位差, 当外部接通电路时, 在该电压的作用下, 将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实 质是: 光子能量转换成电能的过程。 ? 太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应,一般的半 导体主要结构如下: ? 当硅晶体中掺入其他的杂质,如硼、磷等,当掺入硼时, 硅晶体中就会存在着一个空穴,它的形成可以参照下图: ? 掺入磷原子以后,因为磷原子有五个电子,所以就会有一 个电子变得非常活跃,形成N(negative)型半导体。黄 色的为磷原子核,红色的为多余的电子。如下图: ? 太阳能电池的基本结构如图所示,自上至下为玻璃盖板及 透明胶粘剂层、减反射层、正面电极、N型材料层、P型材 料层、背电极(又称基片电极)、衬底(又称基底),其中核 心结构为P一N单结结构。光照射电池时,正电极与背电极 之间产生光生电压,接上负载后可以对外做电功。 ? ? ? ? 依据太阳能电池材料的发展历程,可以将太阳能电池的发展 划分为3个阶段。 第一代为单晶硅和多晶硅太阳能电池; 第二代太阳能电池发展为非晶硅薄膜太阳能电池和多晶硅薄 膜太阳能电池等; 第三代太阳能电池为叠层太阳能电池、多带隙太阳能电池以 及热载流子太阳能电池等。 第一代 晶体硅太阳能电池 ? ? ? 包括单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。 单晶硅太阳能电池是当前开发得最快的一种太阳能电池, 以高纯的单晶硅棒为原料, 纯度要求 99. 999%, 其结构 和生产工艺已定型, 产品已广泛用于空间和地面。目前硅 基太阳电池的能量转换效率最高可达24.7% 多晶硅太阳能电池材料多半是含有大量单晶颗粒的集合体, 或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。预计多 晶硅太阳能电池在未来仍然会很快的发展。 局限:单晶硅太阳能电池转换效率最高,但对硅的纯度要 求高, 且复杂工艺和材料价格等因素致使成本较高。多晶 硅太阳能电池在结晶的质量及纯度等方面较低,所以效率 也较低。 第二代 薄膜太阳能电池 ? ? 非晶硅薄膜太阳能电池。 20 世纪 70 年代 就已开始对非 晶硅电池的研制, 相对于单晶硅太阳能电池, 材料消耗少、 电耗低、 成本低。非晶薄膜太阳电池是目前技术最成熟 商 业化水平也最高的薄膜太阳电池 。成本大大降低,但转换 效率只有6 % -8 %。 多晶硅薄膜太阳能电池。多晶硅薄膜在长波段具有高光敏性, 能有效吸收可见光且光照稳定性强, 是目前公认的高效 率、 低能耗 的理想材料。多晶硅薄膜太阳能电池的发展很快,将 来可望使得光伏发电的成本能够与常规能源相竞争。 ? ? ? ? 化合物薄膜太阳能电池。包含有碲化镉太阳能电池,砷化 镓太阳能电。

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