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L'energia solare è inesauribile energia umana rinnovabile inesauribile. Energia pulita non viene generato alcun inquinamento ambientale. L'uso efficace dell'energia solare in loro; Dayang per l'utilizzo del fotovoltaico negli ultimi anni è la più rapida crescita, le aree più dinamiche della ricerca, è uno degli elementi più visto. Per questo motivo, le persone di sviluppo e lo sviluppo di celle solari.

La produzione di celle solari basate su materiali semiconduttori basate sul suo principio di funzionamento è quello di utilizzare materiali assorbire fotovoltaico fotovoltaica dopo la conversione in risposta, secondo i diversi materiali utilizzati, celle solari possono essere suddivisi in:

1, celle solari al silicio;

2, con sale inorganico come III-V arseniuro di gallio composti, solfuro di cadmio, rame indio composti del selenio, come multi-materiale per la batteria;

3, dei materiali polimerici funzionali preparati dal sole può essere la batteria;

4, le celle solari nano-cristallina, e così via.

A prescindere dai materiali per rendere le batterie, celle solari a richieste generali sono Materiale:

  1, i materiali semiconduttori gap banda non può essere troppo largo;

  2, per avere una maggiore efficienza di conversione fotoelettrica;

  3, il materiale stesso non causa inquinamento per l'ambiente;

  4, per facilitare la produzione industriale di materiali e proprietà dei materiali di stabilità.

Sulla base di questi aspetti, è il materiale ideale per cella solare al silicio, che è celle solari al silicio ai principali fattori. Tuttavia, con il continuo sviluppo di nuovi materiali e tecnologie correlate ad altre celle solari basate su materiali mostrano anche le prospettive che più e più attraente. In questo articolo, una breve panoramica della cella solare e il tipo di ricerca, e discusso lo sviluppo di celle solari e delle tendenze.

1 Dipartimento di celle solari al silicio

1.1 silicio monocristallino celle solari
Serie celle solari al silicio, celle di silicio in grado di convertire Dayang il più efficiente, la tecnologia più matura. Alte prestazioni singola cella di silicio monocristallino è costruito sulla qualità del silicio monocristallino e materiali correlati nella tecnologia di trattamento termico base. Ora il potere di tecnologia di silicio monocristallino è maturato in recente produzione di batterie, viene generalmente usato sulla struttura di superficie, cottura zona passiva, zona, come doping tecnologia, lo sviluppo di batterie sono celle di silicio piatte e scanalatura silicio monocristallino elettrodi cancello sepolto nella batteria. Per migliorare l'efficienza di conversione dipende principalmente dalla superficie di silicio micro-struttura per affrontare doping e zoning processo. A questo proposito, la Germania Fu Langhuo pagamento falaj Fort Solar System Research Institute mantiene una posizione di leadership nel mondo. La tecnica di foto-litografia tecnologia di tessitura della superficie cellulare, realizzato in struttura a piramide rovesciata. E sulla superficie di un 13nM. Spessore dello strato di passivazione di ossido e due-riflesso dalla combinazione. Per migliorare il processo di galvanizzazione del cancello di aumentare il rapporto tra larghezza e altezza: più di un sistema di conversione efficienza della batteria oltre il 23%, il più grande valore massimo di 23,3 per cento. Kyocera Corporation ha preparato una grande area (225cm2) monocristallino efficienza della cella solare di conversione del 19,44 per cento per uso domestico Pechino Solar Energy Research Institute è attiva anche ad alte prestazioni cristallino ricerche sulle cellule solari di silicio e lo sviluppo, lo sviluppo di alte prestazioni di silicio monocristallino batteria scarica (2cm x 2cm) ha raggiunto il 19,79 per cento efficienza di conversione, l'elettrodo di gate scanalatura sepolto in celle di silicio cristallino (5cm x 5cm) +8,6 per cento di efficienza di conversione.


Silicio monocristallino efficienza di conversione delle celle solari è il più alto nella produzione su larga scala delle applicazioni e industriale è ancora dominante, ma a causa dei prezzi di singoli cristalli di silicio materiali e il processo ingombrante delle batterie interessate, con conseguente alto costo singolo cristallo di silicio, almeno, una significativa riduzione del costo è molto difficile. Al fine di risparmiare materiali di alta qualità, singole celle di silicio monocristallino per trovare prodotti alternativi, lo sviluppo delle celle solari a film sottile, le celle solari a film sottile di silicio policristallino e thin film di silicio amorfo celle solari è un tipico rappresentante.

1,2 polisilicio celle solari a film sottile
Le celle solari al silicio normalmente in cristallo dello spessore di 350 ~ 450μm fatta di alta qualità silicio, da questo tuffo o lingotti di silicio colata dal Juge. Pertanto, il consumo effettivo di materiale siliconico più. Al fine di risparmiare materiale, dalla metà-70 inizia nel basso costo polisilicio film sottile depositato sul substrato, ma a causa della crescita di film di silicio granulometria non, fatta di preziose celle solari. Al fine di ottenere grandi dimensioni grana della pellicola, le persone non hanno mai smesso, e un sacco di modi. Attualmente, la preparazione di policristallino batterie a film sottili di silicio utilizzare deposizione di vapore chimico, compresa la deposizione chimica di vapore bassa pressione (LPCVD) e maggiore plasma deposizione di vapore chimico (PECVD) processo. Inoltre, la fase liquida epitassia (LPPE) e la deposizione sputtering potrebbero essere resi disponibili per la preparazione di policristallino batterie a film sottili di silicio.

Deposizione di vapore chimico è la principale SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 o SiH4, come gas di reazione, un certo grado di protezione in un'atmosfera di atomi di silicio per formare e depositato sul riscaldamento del substrato, la scelta dei materiali del substrato in generale Si, SiO2, Si3N4, e così via. Ma lo studio ha trovato che in substrati di silicio non è difficile formare un grano più grande, e facilmente formare un interstizio tra grano. Per risolvere questo problema è in primo LPCVD substrato Shen Chi-sottile strato di silicio amorfo, e quindi questo strato di silicio amorfo ricottura, maggiore è il grano, e quindi in questo strato di polisilicio sul seme spesso deposizione di film sottili, tecnologia ricristallizzazione è un aspetto molto importante della tecnologia attuale sono in fase solida la cristallizzazione del diritto e della centrale rifondere cristallizzazione. Oltre alle batterie a film sottile di polisilicio utilizzando il processo di ri-cristallizzazione, utilizzato anche quasi tutta la preparazione del singolo cristallo di silicio tecnologia delle celle solari, un tale sistema, l'efficienza di conversione delle celle solari è notevolmente aumentato. Germania falaj Fort Hall utilizzando solare, istituto di ricerca sulle tecnologie energetiche ricristallizzazione nel substrato FZ Si su una cella di silicio efficienza di conversione del 19%, la giapponese Mitsubishi con la preparazione della batteria, il tasso effettivo era 16,42 per cento.

Fase liquida epitassia (LPE) è un principio di diritto da silicio fuso nel corpo di sua madre, minore è la temperatura della membrana precipitazioni silicio. Astropower imprese americane Preparazione LPE della efficienza della batteria del 12,2%. La Cina fotovoltaico centro di sviluppo tecnologico Chen Zheliang LPE metodo utilizzato nel silicio metallurgico di grado su una crescita dei cristalli di silicio, e un design simile alle cristalline celle a film sottile di silicio solare un nuovo tipo di celle solari, conosciute come le "tavolette di silicio di" energia solare batteria, ma le prestazioni non ha ancora visto la relazione.

Poiché le batterie a film sottile di polisilicio utilizzato nel silicio monocristallino di silicio rispetto al meno efficiente e non recessione, e ci possono essere a basso costo materiale del substrato sulla preparazione, il costo molto inferiore rispetto alle celle di silicio monocristallino, e più efficiente amorfo batteria film sottile di silicio, celle a film sottile di silicio policristallino solari sarà presto in potere di dominare il mercato.

1.3 silicio amorfo celle solari a film sottile
Lo sviluppo di celle solari su due questioni fondamentali: la conversione di aumentare l'efficienza e ridurre i costi. Come i amorfo celle a film sottili di silicio solare, basso costo, la facilità di produzione su larga scala, in genere l'attenzione della gente e il rapido sviluppo, infatti, già nei primi anni 1970, Carlson, e così ha iniziato lo sviluppo di celle al silicio amorfo, durante In passato i pochi suo sviluppo è stato rapido sviluppo delle aziende stati molti nel mondo nella produzione di questo tipo di prodotti della batteria.

Anche se il materiale come batterie solari di silicio amorfo è un buon materiale, ma a causa del suo band gap ottico è 1.7eV, rendendo i propri materiali in onda lunga spettro della radiazione solare della regione non è sensibile, le restrizioni in modo amorfo su silicio solare cellule l'efficienza di conversione. Inoltre, l'efficienza della luce fotoelettrica come estensione di tempo e di decadimento, il cosiddetto fotoindotta recessione dell'effetto SW, rendendo le prestazioni della batteria di instabilità. Per affrontare questi problemi in questa traccia viene preparato laminato celle solari, celle solari sono impilate nella preparazione di p, i, n-giunzione singolo strato cella solare e poi depositato su uno o più sub-Pin di un sistema di batterie. Tandem celle solari aumentare l'efficienza di conversione della singola giunzione cellule per affrontare l'instabilità che la questione chiave:

  ① a un band gap diverso gruppo di materiali con Taiwan, in risposta alla portata maggiore dello spettro;

  ② superiore della batteria-i-sottile, la luce generata dalla forza del campo elettrico è stato nessun cambiamento grande per assicurare che i strato di foto-indotti vettori out;

  ③ generato alla fine del vettore batteria è circa metà della batteria, riducendo l'effetto di fotoindotta recessione;

  ④ tandem batteria di celle solari è il figlio della serie con.

Amorfo celle solari a film sottili di silicio hanno un sacco di preparazione, risposta, compresi sputtering, metodo PECVD, legge LPCVD, la risposta di materie prime per gas H2 diluito SiH4, e il substrato di vetro per la parte principale di acciaio inossidabile, realizzati di silicio amorfo La tecnologia del film sottile della batteria attraverso un processo diverso può essere un singolo nodo celle solari tandem e batterie. Allo stato attuale, le celle solari di silicio amorfo fatto importanti passi avanti nello studio: in primo luogo, la struttura lamellare della amorfo tre efficienza delle celle solari di silicio di conversione del 13%, stabilendo un nuovo record, nella seconda. Laminato tre capacità produttiva annuale di celle solari fino a 5 MW. United Solar Energy Company (VSSC) ha ottenuto il più alto singola giunzione celle solari efficienza di conversione del 9,3 per cento per il terzo stack di celle gap banda di tre per la massima efficienza di conversione del 13%.

  Sopra la massima efficienza di conversione in una piccola area (0.25cm2) per ottenere la batteria. Aveva riferito a nodo singolo silicio amorfo celle solari efficienza di conversione di oltre il 12,5%, Academia Sinica, il Giappone ha adottato una serie di nuove misure, un sistema di celle di silicio amorfo per l'efficienza di conversione del 13,2 per cento. Per quanto riguarda la batteria interna, in particolare, amorfo a film sottile di silicio ricerca della cellula solare in tandem, Xinhua Geng di Nankai University, e altri materiali industriali utilizzati per il backup elettrodo Al preparata per l'area 20X20cm2, a 8,28 efficienza di conversione per cento di un - Si / a-Si tandem celle solari.

Poiché le celle solari di silicio amorfo con efficienza di conversione alto e basso costo e il peso leggero, e altre caratteristiche, ha un grande potenziale. Al tempo stesso, ma a causa della sua stabilità non è elevata, un impatto diretto sulla sua applicazione pratica. Se si riesce a risolvere i problemi e migliorare la stabilità del tasso di conversione, poi il sole può essere cella di silicio amorfo principale è lo sviluppo di prodotti solari.

Più di 2 yuan composti celle solari a film

Al fine di trovare un'alternativa alle cellule di silicio, in aggiunta allo sviluppo di silicio policristallino, amorfo celle solari a film sottili di silicio e altri materiali continuano a sviluppare celle solari. Si tratta principalmente di arseniuro di gallio gruppo III-V composti, solfuro di cadmio, solfuro di cadmio, rame e selenio batterie a film di stop. Queste batterie, anche se il solfuro di cadmio, tellururo di cadmio policristallino sottile film di efficienza della batteria a quella di silicio amorfo sottile efficienza delle celle solari a film, costi inferiori rispetto alle cellule di silicio monocristallino, nonché di facile produzione su larga scala, ma a causa di una elevata cadmio tossico, causando un grave inquinamento ambientale, le celle solari in silicio cristallino non è la migliore alternativa III-V composti di gallio e arseniuro di indio e rame selenio batterie a film sottile a causa della efficienza di conversione superiore di attenzione diffusa. GaAs appartenenti alle III-V materiali semiconduttori composti del gruppo, il gap di energia è 1.4eV, proprio per l'elevato tasso di assorbimento di valore luce solare, è un materiale ideale batteria. GaAs e altri III-V cella composti MOVPE membrana preparazione e l'uso principale di tecnologia LPE, che MOVPE preparati substrato di GaAs dalla dislocazione batteria sottile pellicola, la pressione di reazione, III-V rapporto, il flusso totale e di altri parametri.

Oltre a GaAs, III-V altri composti come GASB, GaInP, e altri materiali per pile sono stati sviluppati. Germania nel 1998 falaj Fort sistema solare, un sistema dell'Istituto di celle solari GaAs per l'efficienza di conversione del 24,2 per cento, registrato in Europa. Preparazione per la prima volta la batteria GaInP il 14,7 per cento di efficienza di conversione. Tabella 2. Inoltre, l'Istituto utilizza anche una struttura impilata della preparazione di GaAs, GASB batterie, le batterie saranno due batterie separate accatastati insieme, GaAs come la batteria, sotto la batteria viene usata GASB, ottenuta tramite l'efficienza della batteria di raggiungere 31,1%.

Di rame indio selenio CuInSe2 denominato CIC. Materiali CIS può essere ridotta a 1. lev, adatto per conversione solare fotovoltaica, e, CIS a film sottile solari foto-indotta recessione, non c'è nessun problema. Pertanto, come CIS ad alta efficienza di conversione di sottili materiali delle celle solari a film hanno attirato l'attenzione della gente.

Celle a film sottile CIS sono preparati dalla legge e il metodo di deposizione sotto vuoto selenio. Metodo di evaporazione sotto vuoto è l'uso di rame loro sorgente di evaporazione vapore, indio e selenio, selenio ed è l'uso di seleniuro di H2Se film laminato, ma la legge difficile ottenere composizione uniforme della CIS. CIS batteria a film sottile 80 dal primo 8% della efficienza di conversione per lo sviluppo della corrente 15%. Giapponese Matsushita Electric Industrial Development Corporation di gallio drogato batteria CIS, l'efficienza di conversione fotoelettrica del 15,3% (area 1cm2). 1995 ricerca nel settore dell'energia rinnovabile degli Stati Uniti di sviluppare una efficienza di conversione di 17 anni. l% delle cellule CIS solari, che è finora la massima efficienza del mondo conversione della batteria. Si stima che nel 2000 l'efficienza delle celle CIS conversione a raggiungere il 20%, l'equivalente delle celle solari di silicio policristallino.


CIS celle solari come i materiali semiconduttori, con un prezzo basso, buona prestazione e di processo semplice, sarà lo sviluppo futuro delle celle solari è una direzione importante. Il problema è che il materiale sorgente, indio e selenio sono dovute alla elemento relativamente rare, tipo di sviluppo batteria inevitabilmente limitato.


 3 multi-strato di polimero modificato con celle solari elettrodo

Nelle celle solari in un polimero al posto dei materiali inorganici è solo l'inizio del sistema solare, un padre della ricerca. Il principio è quello di utilizzare diversi ossidazione ridotto polimero differente potenziale redox nel materiale conduttivo (elettrodo) per effettuare multipiano complesso sulla superficie, di fatto simile inorganico alla giunzione PN di condurre un dispositivo unidirezionale. Uno degli elettrodi della interno-potenziale di riduzione inferiore modificata con polimero, lo strato esterno di polimero-potenziale diminuzione della direzione superiore di trasferimento di elettroni può essere trasferito dal interno allo strato esterno, un'altra modifica dell'elettrodo sul contrario, e I primi due tipi di elettrodi polimero sul potenziale di riduzione è superiore a questi ultimi due tipi di polimeri potenziale di riduzione. Quando i due elettrodi modificati in agente fotosensibilizzante con l'onda del tempo elettrolisi. Agente fotosensibilizzante dopo l'assorbimento di trasferimento di elettroni per il potenziale di riduzione dell'elettrodo inferiore, il potenziale di riduzione accumulato nel elettrodo inferiore allo strato esterno di polimero elettronica non può essere trasferito solo attraverso circuito esterno attraverso superiore riduzione potenziale dell'elettrodo Ritorna l'elettrolita, quindi, al di fuori del circuito in corrente luce generata.


Come materiale organico flessibile, e facile da produrre, la fonte di un'ampia gamma di materiali, come alla fine i vantaggi di costo uso su larga scala di energia solare per fornire energia a basso costo è di grande importanza. Tuttavia, materiali organici della ricerca cella solare è solo l'inizio, se la vita o efficienza della batteria può non materiali inorganici e soprattutto rispetto alle cellule di silicio. Possono essere sviluppati in prodotti pratici, ancora da approfondire.

         4 nanocristallino celle solari chimici

Nel Dipartimento di celle solari al silicio nello sviluppo delle celle solari è il più maturo, ma a causa dei costi elevati, è ben lungi dal soddisfare l'applicazione su vasta scala. A tal fine, è stato in tecnologia, nuovi materiali, tecnologia delle batterie sottile film in tali aree da esplorare, tra cui lo sviluppo di nuovi nano-cristalline TiO2 celle solari con l'energia chimica di grande importanza per gli scienziati in patria e all'estero.
Grätzel Svizzera dal il successo dello sviluppo di nano-TiO2, un professore di batteria chimica in grado Dayang, alcune unità sono in corso in questo senso. Chimici nanocristallini celle solari (le cellule NPC) di una modifica fascetta in tessuto gap dei semiconduttori, l'assemblea ad un altro grande divario sulla formazione di materiali semiconduttori, materiali semiconduttori a banda stretta gap con metalli di transizione come la Ru, Os e di composti organici Dye-sensibilizzati , i materiali semiconduttori bandgap per nano-TiO2 e fatti di elettrodi policristallino, oltre alla NPC batteria anche scegliere di ripristinare un elettrolita corretta ossido. Nano-cristallina TiO2 Funzionamento: molecole di colorante assorbono energia luminosa transizione allo stato eccitato dom, lo stato eccitato di instabilità, rapido e-iniettato nelle immediate vicinanze di TiO2 banda di conduzione, il colorante viene perso e-presto ottenere un risarcimento dallo elettrolita nella banda di conduzione elettrica TiO2 Il film conduttivo per entrare in finale, e poi attraverso il ciclo esterno generano fotocorrente.

Nano-cristallino TiO2 celle solari ha il vantaggio del suo costo economico e semplice e la stabilità delle prestazioni. Fotoelettrico sua efficienza e la stabilità in più del 10%, rendendo il costo di silicio celle solari è solo 1/5 a 1/10. La vita può raggiungere più di 2O anni. Tuttavia, la ricerca e lo sviluppo della batteria come è appena iniziata, si stima che nel prossimo futuro saranno progressivamente rafforzato sul mercato.


 5 tendenze nello sviluppo di celle solari

Dalla discussione precedente, si può vedere che come materiale di celle solari, composti III-V e la CSI, e altre comunità per la preparazione dell'elemento rare, pur rappresentando una elevata efficienza di conversione delle celle solari, ma il materiale sorgente , questi tipi di celle solari del futuro non può essere dominante. E gli altri due tipi di nano-cristalline batterie a celle solari e solare elettrico polimeri elettrodo modificato ai problemi esistenti, hanno appena iniziato lo studio, la tecnologia non è molto maturo, l'efficienza di conversione è ancora relativamente basso, questi due tipi di batterie è ancora in la fase esplorativa, un breve periodo di tempo non dovrebbe essere un sostituto per il Dipartimento di celle solari. Pertanto, l'efficienza di conversione del materiale di sorgente e prospettiva, al centro dello sviluppo futuro delle celle solari al silicio è ancora in particolare, polisilicio amorfo e batterie a film sottili di silicio. Come il silicio amorfo e policristallino batterie a film sottile di silicio hanno una efficienza di conversione superiore e un costo relativamente basso, silicio monocristallino finirà per sostituire la batteria, il mercato di prodotti leader.

Migliorare l'efficienza e ridurre i costi di celle solari è disposta a tener conto di due fattori principali per il Dipartimento di silicio celle solari, al fine di migliorare ulteriormente l'efficienza di conversione è più difficile. Come risultato, l'obiettivo della ricerca futura, oltre a continuare a sviluppare nuovi materiali della batteria dovrebbe essere incentrato su come ridurre i costi sul rendimento attuale elevato di conversione di celle solari di alta qualità, fatto di silicio, che è il più conveniente celle solari di silicio di denaro. Pertanto, come assicurare che l'efficienza di conversione è ancora maggiore per abbassare il costo del substrato è particolarmente importante. Anche nel futuro sviluppo di celle solari devono essere affrontati con urgenza. Recentemente, alcuni paesi esteri hanno adottato un sistema di tecnologia del silicio come una striscia sottile di silicio policristallino substrato di celle solari a film, così da minimizzare i costi.