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L'énergie solaire est inépuisable humaine énergie inépuisable renouvelable. L'énergie propre n'est pas généré une pollution de l'environnement. L'utilisation efficace de l'énergie solaire en eux; Dayang à l'utilisation de l'énergie photovoltaïque dans les dernières années est la plus forte croissance, les secteurs les plus dynamiques de la recherche, est l'un des articles les plus vus. Pour cette raison, les gens de développement et le développement de cellules solaires.

La production de cellules solaires à base de matériaux semi-conducteurs basés sur son principe de fonctionnement consiste à utiliser les matériaux absorbent l'énergie solaire photovoltaïque énergie photovoltaïque après la conversion en réponse, selon les différents matériaux utilisés, les cellules solaires peuvent être divisés en:

1, les cellules solaires en silicium;

2, avec le sel minéral tel que l'arséniure de III-V composés de gallium, le sulfure de cadmium, de cuivre indium composés de sélénium, tels que des matériaux multiples pour la batterie;

3, fonctionnelles des matériaux polymères préparés par le soleil peut être la batterie;

4, nano-cristallin cellules solaires, et ainsi de suite.

Peu importe les matériaux pour fabriquer des batteries, les cellules solaires dans les demandes générales sont Matériau:

  1, les matériaux à bande interdite de semi-conducteurs ne peut pas être trop large;

  2, d'avoir un rendement de conversion photoélectrique supérieur;

  3, le matériau lui-même ne provoque pas de pollution de l'environnement;

  4, pour faciliter la production industrielle de matériaux et les propriétés des matériaux de stabilité.

Basé sur les aspects ci-dessus, est le matériau idéal de silicium de cellules solaires, ce qui est cellules solaires en silicium à des facteurs principaux. Cependant, avec le développement continu de nouveaux matériaux et des technologies connexes à d'autres matériaux à base de cellules solaires montrent également que les perspectives de plus en plus attrayant. Dans cet article, un bref aperçu de la cellule solaire et le type de recherche, et ont discuté du développement de cellules solaires et les tendances.

1 Département de cellules solaires en silicium

1.1 silicium monocristallin cellules solaires
Série de silicium des cellules solaires, les cellules de silicium peut convertir Dayang le plus efficace, la technologie la plus mature. Hautes performances cellule de silicium monocristallin est construit sur haute qualité de silicium monocristallin et les matériaux liés dans la technologie de traitement thermique basé sur. Maintenant le pouvoir de la technologie de silicium monocristallin a mûri au cours des dernières dans la production de la batterie, est généralement utilisé sur la texture de surface, la zone de tir passive, région, tels que le dopage de la technologie, le développement de batteries sont des cellules de silicium plat et rainure électrode de grille de silicium monocristallin enterrée dans la batterie. Pour améliorer l'efficacité de la conversion dépend principalement de la surface de silicium micro-structure pour faire face au dopage et le zonage processus. À cet égard, l'Allemagne Fu Langhuo frais de falaj Fort Système Solaire Institut de recherche maintient une position de leader dans le monde. La technique de photo-lithographie technologie à la texture de surface cellulaire, en pyramide inversée. Et sur la surface d'un 13 nm. Épaisseur de la couche d'oxyde de passivation et deux-reflet par la combinaison. En améliorant le processus d'électrodéposition la porte d'augmenter le rapport de la largeur et la hauteur: plus d'un rendement de conversion du système de batterie de plus de 23%, la plus grande valeur pouvant aller jusqu'à 23,3 pour cent. Kyocera Corporation a préparé un grand espace (225cm2) monocristallin l'efficacité de conversion solaire cellule de puissance de 19,44 pour cent pour les domestiques énergie solaire de Beijing Institut de recherche est également active à haut rendement de la recherche cellule solaire au silicium cristallin et le développement, le développement de la haute performance de silicium monocristallin batterie à plat (2 cm X 2 cm) a atteint 19,79 pour cent l'efficacité de conversion, l'électrode de grille gorge enterré dans les cellules en silicium cristallin (5cm X 5cm) en hausse de 8,6 pour cent l'efficacité de conversion.


Le silicium monocristallin cellule solaire efficacité de conversion est le plus élevé dans la production à grande échelle d'application et industriel est toujours dominante, mais en raison des prix de monocristaux de silicium de matériaux et le processus de la lourdeur des batteries concernées, résultant en silicium cristallin de haute coût unique, au moins, à une réduction significative du coût est très difficile. Afin d'économiser des matériaux de qualité, simples cellules de silicium monocristallin pour trouver des produits alternatifs, le développement des cellules solaires à couches minces, des cellules solaires à couches minces de silicium polycristallin et minces cellules de films solaires au silicium amorphe est un représentant typique.

1,2 polysilicium cellules solaires à couches minces
Les cellules solaires en silicium normalement cristaux dans l'épaisseur de 350 ~ 450μm en qualité de silicium, de silicium à partir de ce plongeur ou de coulée de lingots de silicium à partir de l'Juge. Par conséquent, la consommation réelle de matériau de silicium plus. Afin d'économiser des matières, à partir du milieu-70 a commencé dans le polysilicium à faible coût couche mince déposée sur le substrat, mais en raison de la croissance de la taille de silicium grain du film, non pas créé de précieuses cellules solaires. Afin d'obtenir de grande taille de grain du film, les gens n'ont jamais cessé, et beaucoup de manières. À l'heure actuelle, la préparation des piles de silicium film mince polycristallin utiliser dépôt de vapeur chimique, y compris le dépôt à basse pression de vapeur chimique (LPCVD) et Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) processus. En outre, l'épitaxie en phase liquide (LPPE) et le dépôt par pulvérisation peut être mis à disposition pour la préparation de piles de silicium polycristallin films minces.

Dépôt chimique en phase vapeur est le principal SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 ou SiH4, en tant que gaz réactionnel, un certain degré de protection dans une atmosphère d'atomes de silicium pour former et déposer sur le substrat de chauffage, le choix de matériaux de substrat de manière générale de Si, SiO 2, Si3N4, et ainsi de suite. Mais l'étude a révélé que, dans la non-substrats de silicium est difficile de former un grain plus gros, et forment facilement un écart entre les grains. Pour résoudre ce problème est d'abord de Shen substrat LPCVD Chi-mince couche de la couche de silicium amorphe, puis cette couche de la couche de silicium amorphe recuit, la plus grande du grain, puis dans cette couche de silicium polycristallin sur la semence épaisse dépôt de couches minces, technologie recristallisation est un aspect très important de la technologie actuelle sont en phase solide de cristallisation de la loi et la centrale re-cristallisation en fusion. En plus des batteries en couches minces de silicium polycristallin en utilisant le processus de recristallisation, également utilisées quasi-totalité de la préparation de silicium monocristallin technologie des cellules solaires, un tel système, le rendement de conversion des cellules solaires a augmenté de façon remarquable. Allemagne falaj Fort Hall zone à l'aide recherche sur l'énergie recristallisation institut de technologie dans le substrat FZ Si sur un rendement de conversion du silicium des cellules de 19%, le japonais Mitsubishi avec la préparation de la batterie, le taux effectif était 16,42 pour cent.

Épitaxie en phase liquide (LPE) est un principe de droit par le silicium fondu dans le corps de sa mère, la température est basse de précipitation de silicium membrane. Astropower US Préparation LPE entreprises de l'efficacité de la batterie de 12,2%. Chine développement du photovoltaïque centre de technologie Chen Zheliang LPE méthode utilisée dans le silicium de qualité métallurgique sur une croissance des cristaux de silicium, et un design similaire aux cellules cristallines de silicium en couches minces solaires d'un nouveau type de cellules solaires, connus sous le nom "comprimés de silicium de" l'énergie solaire Batterie, mais le rendement n'a pas encore vu le rapport.

Comme les batteries en couches minces de silicium polycristallin utilisés dans le silicium monocristal de silicium que le moins efficace et pas de récession, et il peut y avoir matériau de substrat à faible coût sur la préparation, le coût beaucoup plus faible que les cellules de silicium monocristallin, et plus efficace que amorphe la batterie de silicium à couche mince, les cellules solaires à couches minces de silicium polycristallin sera bientôt au pouvoir de dominer le marché.

1.3 amorphes cellules de silicium en couches minces solaires
Le développement de cellules solaires sur deux questions clés: la conversion d'accroître l'efficacité et réduire les coûts. Comme les cellules au silicium amorphe en couches minces solaires, à faible coût, facilité d'production à grande échelle, généralement l'attention des gens et le développement rapide, en fait, dès début des années 1970, Carlson et c'est ainsi qu'a commencé le développement de cellules au silicium amorphe, au cours quelques-uns passé dans son développement a été le développement rapide de l'été de nombreuses entreprises mondiales dans la production de ce type de produits de la batterie.

Bien que le matériau que le silicium de la batterie solaire amorphe est un bon matériau, mais à cause de sa bande interdite optique est 1.7eV, ce qui rend leurs propres matériaux sur le spectre des ondes longues rayonnement solaire de la région n'est pas sensible, restrictions, etc sur le silicium amorphe solaire Les cellules de l'efficacité de conversion. En outre, l'efficacité de la lumière photoélectrique comme une extension du temps et de la décomposition, la soi-disant photo-induite de l'effet de la récession SW, ce qui rend la performance de la batterie de l'instabilité. Pour répondre à ces questions dans cette voie est préparée laminés cellules solaires, les cellules solaires sont empilés dans la préparation de p, i, n simple jonction couche de cellules solaires, puis déposé sur un ou plusieurs sous-Pin d'un système de batterie. Tandem cellules solaires augmenter le rendement de conversion de mono-jonction des cellules de remédier à l'instabilité que la question clé:

  ① à l'une bande interdite différente de groupe Matériaux de Taiwan, en réponse à l'augmentation de la portée du spectre;

  Top ② de la batterie-i-mince, la lumière générée par l'intensité du champ électrique a pas eu de grand changement pour s'assurer que i couche de photo-induites sur les transporteurs;

  ③ généré à la fin du support de batterie est d'environ la moitié de la batterie, réduisant l'effet de photo-induit récession;

  ④ tandem pile solaire est le fils de la série avec.

Amorphes cellules de silicium en couches minces solaires ont beaucoup de préparation, d'intervention, y compris la pulvérisation, procédé PECVD, LPCVD la loi, la réponse des matières premières pour le gaz H2 dilué SiH4, et le substrat de verre pour la pièce principale de l'acier inoxydable, faite de silicium amorphe Thin film de la technologie des batteries grâce à un processus différent peut être quelques cellules à un seul nœud en tandem solaires et des batteries. À l'heure actuelle, les cellules solaires au silicium amorphe fait de grands progrès dans l'étude: Tout d'abord, la structure stratifiée des trois solaire au silicium amorphe efficacité de conversion des cellules de 13%, établissant un nouveau record, dans le second. Stratifié à trois la capacité de production annuelle de cellules solaires jusqu'à 5MW. Société-Unis l'énergie solaire (VSSC) obtenu la plus haute efficacité mono-jonction de conversion solaire cellule de 9,3 pour cent pour la pile à bande interdite troisième cellule trois à la plus haute efficacité de conversion de 13%.

  Au-dessus de la plus haute efficacité de conversion dans une petite zone (0.25cm2) pour obtenir la batterie. Avait signalé un seul nœud de silicium amorphe efficacité de conversion solaire cellule de plus de 12,5%, l'Academia Sinica, le Japon a adopté une série de nouvelles mesures, un système de cellules de silicium amorphe pour l'efficacité de conversion de 13,2 pour cent. En ce qui concerne la batterie domestique en particulier, le silicium de recherche film mince amorphe Cellule solaire en tandem, Xinhua Geng l'Université de Nankai, et d'autres matériaux industriels utilisés pour la sauvegarde électrode Al préparée pour la région 20X20cm2, à 8,28 rendement de conversion pour cent d'un - Si / a-Si tandem cellules solaires.

Comme les cellules solaires au silicium amorphe avec un rendement de conversion élevé et un faible poids des coûts et de la lumière, et d'autres caractéristiques, a un grand potentiel. Dans le même temps, mais en raison de sa stabilité n'est pas très élevé, un impact direct sur son application pratique. Si vous ne pouvez résoudre les problèmes et améliorer la stabilité du taux de conversion, puis le soleil peut être la cellule en silicium amorphe est le principal développement de produits solaires.

Plus de 2 cellules de yuans film composé solaires

Afin de trouver une alternative aux cellules de silicium, en plus de l'élaboration de silicium polycristallin, amorphe de silicium des cellules solaires à couches minces, et d'autres matériaux continuer à développer des cellules solaires. Ce composé essentiellement d'arséniure de gallium groupe III-V, des composés de sulfure de cadmium, le cuivre et le sulfure de cadmium batteries film d'arrêt de sélénium. Ces batteries, bien que le sulfure de cadmium, tellurure de l'efficacité polycristallin film mince de la batterie que celle de l'efficacité mince de silicium amorphe cellule solaire à film, des coûts inférieurs simples cellules de silicium monocristallin, ainsi que facile à grande échelle de production, mais en raison d'une très cadmium toxique, causant une grave pollution environnementale, les cellules solaires en silicium cristallin n'est pas les meilleurs alternatives composés III-V de l'arséniure de gallium et d'indium cuivre batteries en couches minces de sélénium en raison de l'efficacité de conversion plus élevé par une large attention. GaAs appartenant à des groupes de matériaux III-V semi-conducteurs composés, son déficit énergétique est 1.4eV, juste pour le taux élevé d'absorption de la valeur la lumière du soleil, il est un matériau optimal de la batterie. GaAs, et d'autres cellules III-V composés membrane MOVPE préparation et l'utilisation principale de la technologie LPE, qui MOVPE préparés substrat de GaAs par la dislocation de la batterie à couche mince, la pression de réaction, III-V rapport, le débit total et d'autres paramètres.

En plus de GaAs, d'autres composés III-V tels que GaSb, GaInP, et d'autres matériaux pour batteries ont été développées. Allemagne en 1998 du système falaj Fort solaire, un système de l'Institut des cellules solaires GaAs pour l'efficacité de conversion de 24,2 pour cent, enregistrée en Europe. Préparation pour la première fois le GaInP batterie de 14,7 pour cent l'efficacité de conversion. Tableau 2. En outre, l'Institut utilise également une structure empilée de la préparation de GaAs, GaSb piles, les batteries seront deux piles séparées empilées ensemble, GaAs comme la batterie, sous la batterie est utilisée GaSb, obtenue par l'efficacité de la batterie pour atteindre 31,1%.

Cuivre Indium Selenium CuInSe2 dénommé CIC. Matériaux de la CEI peut être réduite à 1. lev, adaptée pour la conversion photovoltaïque solaire, et, CIS solaire à couche mince photo-induit la récession, il n'ya aucun problème. Par conséquent, la CEI comme une haute efficacité de conversion des matériaux en couche mince de cellules solaires ont attiré l'attention des gens.

Cellules à couches minces CIS sont préparés par la loi et la méthode de dépôt sous vide de sélénium. Procédé d'évaporation sous vide est l'utilisation de leur teneur en cuivre source de vapeur d'évaporation, de l'indium et de sélénium et le sélénium est l'utilisation d'un film laminé séléniure H2Se, mais la loi difficile d'obtenir une composition uniforme de la CEI. Batterie SIC film mince à partir de la première 80 8% de l'efficacité de conversion à la mise au point du courant de 15%. Japon Matsushita Electric Industrial Development Corporation de la batterie de la CEI de gallium dopé, le rendement de conversion photoélectrique de 15,3% (région de 1cm2). 1995 de la recherche américaine sur l'énergie renouvelable à développer une efficacité de conversion de 17 ans. l% des cellules solaires CIS, qui est si loin l'efficacité de la plus haute du monde de conversion de la batterie. On estime qu'en 2000, le rendement de conversion de la CEI des cellules pour atteindre 20%, l'équivalent de cellules solaires polycristallines de silicium.


CIS cellules solaires comme matériaux semi-conducteurs, avec un prix bas, de bonnes performances et le processus simple, sera le développement futur de cellules solaires est une direction importante. Le seul problème est que le matériau source, d'indium et de sélénium sont dus à l'élément relativement rare, le type de développement de la batterie sera inévitablement limitée.


 3 multi-couche de cellules électrode polymère modifié solaire

Dans les cellules solaires en un polymère à la place de matériaux inorganiques n'est que le début du système solaire, un père de la recherche. Le principe d'oxydation consiste à utiliser différents réduite polymère différent du potentiel redox dans le matériau conducteur (électrodes) pour effectuer plusieurs étages sur la surface, faite d'inorganique semblable à la jonction PN d'un dispositif conducteur unidirectionnel. L'une des électrodes à partir du potentiel de réduction de intérieure inférieure modifié par un polymère, la couche externe de polymère de réduction de potentiel le plus élevé direction de transfert d'électrons peuvent être transférées de l'intérieur vers la couche externe; une autre modification de l'électrode sur la contraire, et les deux premiers types d'électrodes de polymère sur le potentiel de réduction est plus élevé que les deux derniers types de polymères potentiel de réduction. Lorsque les deux modifiés électrode dans agent photosensibilisant avec la vague de temps d'électrolyse. Agent photosensibilisateur après l'absorption de transfert d'électrons au potentiel de réduction de l'électrode inférieure, le potentiel de réduction accumulée dans la partie inférieure d'électrode à la couche extérieure de polymère de l'électronique ne peut pas être transféré que par un circuit externe par le biais supérieur potentiel de réduction de l'électrode de retour à l'électrolyte, par conséquent, hors du circuit dans le courant de la lumière générée.


Comme la matière organique souple, et facile à produire, la source d'une large gamme de matériaux, tels que à la fin des avantages de coût de l'utilisation massive de l'énergie solaire afin de fournir de l'énergie pas cher est d'une grande importance. Toutefois, des matières organiques de la recherche sur les cellules solaires n'est que le début, si la vie ou l'efficacité de la batterie ne peut pas et les matériaux inorganiques en particulier par rapport aux cellules en silicium. Peut être mis au point des produits pratiques, encore à approfondir.

         4 cellules nanocristallin chimique solaire

Dans le département de cellules solaires en silicium dans le développement de cellules solaires est la plus mature, mais en raison de coûts élevés, est loin de satisfaire la demande à grande échelle. À cette fin, il a été dans la technologie, de nouveaux matériaux, la technologie des batteries mince film dans des domaines tels à explorer, parmi lesquels le développement de nouveaux nano-cristallines de TiO2 cellules solaires par l'énergie chimique d'une grande importance pour les scientifiques à la maison et à l'étranger.
Gratzel Suisse depuis le succès du développement de la nano-TiO2, un professeur de batterie chimique peut Dayang, certaines unités sont également en cours à cet égard. Cellules solaires chimiques nanocristallines (NPC l'cellules) par une modification de bande interdite matériau semi-conducteur, l'ensemble à l'autre grand écart sur la formation de matériaux semi-conducteurs, des matériaux à bande interdite étroite à semi-conducteurs en utilisant des métaux de transition tels que Ru, Os et de composés organiques à colorant , les matériaux semi-conducteurs à bande interdite pour nano-TiO2 et faites des électrodes polycristallines, en plus de l'APN de la batterie également choisir de restaurer un électrolyte d'oxyde de bon. Nano-TiO2 cristallin Comment ça marche: les molécules de colorant absorbe l'énergie lumineuse de transition à l'état excité dim., l'état excité de l'instabilité, rapide e-injecté dans le voisinage immédiat de TiO2 bande de conduction, le colorant est perdue e-bientôt recevoir une compensation de la électrolyte dans la bande de conduction de TiO2 Le film conducteur électrique pour entrer en finale, et ensuite à travers la boucle externe de générer photocourant.

Nano-TiO2 cellules solaires cristallines a l'avantage de son coût pas cher et processus simple et la stabilité des performances. Photoélectrique son efficacité et la stabilité dans plus de 10%, rendant le coût des cellules solaires en silicium est seulement 1/5-1/10. La vie peut atteindre plus de 2O ans. Cependant, la recherche et le développement de la batterie comme vient de commencer, il est estimé que dans un proche avenir seront progressivement intensifié sur le marché.


 5 tendances dans le développement de cellules solaires

De la discussion ci-dessus, nous pouvons voir que, comme matériau de cellules solaires, composés III-V et de la CEI et d'autres communautés par la préparation de l'élément rares, même si ils ont fait une haute efficacité de conversion des cellules solaires, mais la source , ces types de cellules solaires à l'avenir ne peut pas être dominante. Et les deux autres types de nano-cristallines piles solaires et systèmes électriques solaires polymère modifié électrodes aux problèmes existants, ils ont juste commencé l'étude, la technologie n'est pas très mature, l'efficacité de conversion est encore relativement faible, ces deux types de batteries est toujours en la phase exploratoire, une courte période de temps ne devrait pas être un substitut pour le ministère de cellules solaires. Par conséquent, le rendement de conversion de la source et de la perspective, au centre du développement futur de cellules solaires en silicium est encore en particulier, de silicium polycristallin et amorphe piles de silicium en couches minces. Comme le silicium amorphe et polycristallin piles de silicium en couches minces ont une efficacité de conversion plus élevé et le coût relativement faible, de silicium monocristallin finira par remplacer la batterie, le marché des produits de premier plan.

Améliorer l'efficacité et réduire les coûts des cellules solaires est prêt à prendre en compte deux facteurs principaux pour le ministère de cellules solaires en silicium, afin d'améliorer encore le rendement de conversion est plus difficile. En conséquence, l'objet de recherches futures en plus de continuer à développer des matériaux de la nouvelle batterie devrait être axée sur la façon de réduire les coûts sur l'efficacité actuelle de haute conversion de cellules solaires de haute qualité, fait de silicium, qui est le coût le plus de silicium des cellules solaires d'argent. Par conséquent, comment faire en sorte que le rendement de conversion est encore plus élevé au plus bas le coût du substrat est particulièrement important. Toujours dans le développement futur de cellules solaires doivent être abordées de toute urgence. Récemment, certains pays étrangers ont adopté un système de technologie de silicium en tant que bande de film de silicium polycristallin cellule solaire mince substrat, de manière à minimiser les coûts.