交大开元太阳能

A energia solar é inesgotável energia inesgotável humano renovável. A energia limpa não é gerado qualquer tipo de poluição ambiental. O uso eficaz da energia solar neles; Dayang ao uso de energia fotovoltaica nos últimos anos é o mais rápido crescimento, as áreas mais dinâmicas da pesquisa, é um dos itens mais assistidos. Por esta razão, as pessoas de desenvolvimento e no desenvolvimento de células solares.

A produção de células solares com base em materiais semicondutores com base no seu princípio de funcionamento é a utilização de materiais de absorver a energia solar fotovoltaica fotovoltaica após a conversão em resposta, de acordo com os diferentes materiais utilizados, as células solares podem ser divididos em:

1, as células solares de silício;

2, com o sal inorgânico, tal como III-V arsenieto de gálio compostos, sulfureto de cádmio, compostos de cobre, índio de selénio, tal como o material multi-para a bateria;

3, materiais funcionais de polímeros preparados pelo sol pode ser da bateria;

4, nano-cristalinos células solares, e assim por diante.

Independentemente dos materiais para fazer baterias, células solares em geral são pedidos Material:

  1, a banda materiais semicondutores diferencial não pode ser demasiado larga;

  2, para ter uma eficiência de conversão fotoeléctrica superior;

  3, o material não causar poluição ao meio ambiente;

  4, para facilitar a produção industrial de materiais e as propriedades materiais da estabilidade.

Com base nos aspectos acima, é o ideal de silício material de célula solar, que é células solares de silício para os principais fatores. No entanto, com o desenvolvimento contínuo de novos materiais e tecnologias relacionadas a outros materiais baseados em células solares também mostram que as perspectivas cada vez mais atraente. Neste trabalho, uma breve descrição da célula solar eo tipo de pesquisa, e discutiu o desenvolvimento de células solares e tendências.

1 Departamento de células solares de silício

1.1 silício monocristalino células solares
Série células solares de silício, as células de silício pode converter Dayang a mais eficiente tecnologia, mais maduro. De alto desempenho célula de silício monocristalino é construído em alta qualidade silício monocristalino e materiais relacionados à tecnologia de processamento térmico baseado. Agora, a energia para a tecnologia de cristal único de silício amadureceu em recente na produção de pilhas, é geralmente utilizado na textura da superfície, disparando zona passiva, área, tais como a dopagem tecnologia, o desenvolvimento de baterias são células de silício plana e ranhura Monocrystalline eléctrodo de porta de silício enterrado na bateria. Para melhorar a eficiência de conversão depende principalmente da superfície de silício micro-estrutura para lidar com a dopagem e zoneamento processo. A este respeito, Alemanha Fu Langhuo taxa falaj Fort Solar System Research Institute mantém uma posição de liderança no mundo. A técnica de foto litografia-tecnologia para a textura da superfície da célula, feita de estrutura de pirâmide invertida. E na superfície de um 13nm. Espessura da camada de óxido de passivação e dois-reflexão de revestimento pela combinação. Ao melhorar o processo de galvanização a porta para aumentar a relação entre a largura ea altura: mais do que uma eficiência da bateria sistema de conversão de mais de 23%, o maior valor de até 23,3 por cento. Kyocera Corporation preparou uma grande área (225cm2) de um único cristal de células solares de eficiência de conversão de energia de 19,44 por cento para consumo doméstico Pequim Solar Energy Research Institute também é ativo de alto desempenho de silício cristalino pesquisa com células solares e desenvolvimento, o desenvolvimento de alta performance silício monocristalino bateria descarregada (2cm X 2cm) alcançou 19,79 por cento a eficiência da conversão, o eletrodo de porta sulco enterrado em células de silício cristalino (5cm X 5cm) de 8,6 por cento a eficiência da conversão.


Solar de silício monocristalino eficiência de conversão das células é a mais alta na produção industrial e aplicação em larga escala ainda é dominante, mas por causa dos preços do silício de cristal único material eo processo complicado das baterias afetadas, resultando em alto custo único cristal de silício, pelo menos, a uma redução significativa do custo é muito difícil. A fim de economizar materiais de alta qualidade, células de silício de cristal único de encontrar produtos alternativos, o desenvolvimento das células solares de filme fino de silício policristalino, células solares de película fina e células de filme fino de silício amorfo solares é um típico representante.

1,2 polissilício finas células solares
As células solares de silício de cristal normalmente na espessura de 350 ~ 450μm feita de silício de alta qualidade, de silício a partir deste mergulho ou lingotes de fundição de silício a partir do Juge. Por conseguinte, o consumo real do material de silício mais. A fim de poupar material, a partir do meio-70 começou no polissilício de baixo custo de película fina depositados sobre o substrato, mas por causa do crescimento de silício tamanho de grão de filme, não foi feita de valiosas células solares. A fim de obter grande tamanho de grão do filme, as pessoas nunca ter parado, e uma série de maneiras. Actualmente, a preparação de silício policristalino baterias de película fina usar deposição de vapor químico, incluindo a baixa pressão de deposição de vapor químico (LPCVD) e uma maior deposição de vapor químico de plasma (PECVD) do processo. Além disso, a epitaxia fase líquida (LPPE) ea deposição catódica pode ser disponibilizado para a preparação de silício policristalino baterias de película fina.

Deposição de vapor químico é o principal SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 ou SiH4, como o gás de reacção, um certo grau de protecção, em uma atmosfera de átomos de silício para formar e depositado sobre o substrato de aquecimento, a escolha de materiais de substrato em geral Si, SiO2, Si3N4, e assim por diante. Mas o estudo mostrou que em não-substratos de silício é difícil formar uma maior grão, e facilmente formar um espaço entre grãos. Para resolver este problema é o primeiro na LPCVD camada de substrato de Shen Chi-fina da camada de silício amorfo, e, em seguida, esta camada de camada de silício amorfo de recozimento, a maior o grão, e, em seguida, nesta camada sobre a semente de polissilício Thick deposição de filmes finos, a tecnologia de recristalização é um aspecto muito importante da tecnologia actual são em fase sólida cristalização do direito e da re-cristalização derreter Central. Além dos polissilícios baterias de película fina usando o processo de re-cristalização, também utilizadas quase toda a preparação de um único cristal de tecnologia célula solar de silício, um tal sistema, a eficiência de conversão de células solares tem aumentado consideravelmente. Alemanha falaj Fort área da Câmara usando a energia solar pesquisa de tecnologia recristalização instituto no substrato Si FZ em uma eficiência de conversão de células de silício de 19%, a Mitsubishi do Japão com a preparação da bateria, a taxa efetiva foi de 16,42 por cento.

Epitaxia de fase líquida (LPE) é um princípio do direito de silício fundido no corpo de sua mãe, quanto menor a temperatura de precipitação membrana de silicone. Astropower EUA Preparação LPE empresas da eficiência da bateria de 12,2%. China fotovoltaica Centro de Desenvolvimento Tecnológico Chen Zheliang método LPE usado no silício metalúrgico grau em um crescimento de cristais de silício, e um design semelhante às células de silício cristalino solares de filme fino de um novo tipo de células solares, conhecidas como as "pastilhas de silício de" energia solar bateria, mas o desempenho ainda não tenha visto o relatório.

À medida que as baterias de película fina de polissilício utilizado no silício de cristal único do que o silício menos eficiente e não recessão, e pode haver baixo custo material de substrato sobre a preparação, a custo muito menor do que as células de silício de cristal único, e mais eficiente do que amorfo Silicon bateria de filme fino, as células de filme fino de silício policristalino solares em breve estará no poder para dominar o mercado.

1.3 silício amorfo fino células solares
O desenvolvimento de células solares em duas questões fundamentais: a conversão para aumentar a eficiência e reduzir custos. À medida que os de silício amorfo de células solares de filme fino, de baixo custo, facilidade de produção em grande escala, geralmente a atenção das pessoas e desenvolvimento rápido, de fato, já no início dos anos 1970, Carlson e assim começou o desenvolvimento de células de silício amorfo, durante os poucos passado no seu desenvolvimento tem sido o desenvolvimento rápido do mundo sido muitas empresas na produção deste tipo de produtos da bateria.

Embora o material amorfo como bateria solar de silício é um material bom, mas por causa de seu gap óptico é 1.7eV, fazendo seus próprios materiais sobre o espectro de radiação de onda longa solar da região não é sensível, assim restrições sobre o silício amorfo energia solar As células A eficiência de conversão. Além disso, a eficiência da luz fotoeléctrica como uma extensão do tempo e da deterioração, a assim chamada recessão foto-induzido do efeito SW, fazendo com que o desempenho da bateria de instabilidade. Para resolver estes problemas nesta faixa é preparado laminados de células solares, as células solares são empilhadas na preparação de p, i, n único-junção camada de células solares e em seguida depositada sobre uma ou mais sub-Pin de um sistema de bateria. Células solares Tandem aumentar a eficiência de conversão de junção única de células para tratar a instabilidade que a questão fundamental:

  ①-lo para um espaçamento entre as bandas diferentes de materiais grupo com Taiwan, em resposta a um aumento do âmbito do espectro;

  ② topo da bateria-i-fino de luz, gerado pela intensidade do campo eléctrico tem havido grande mudança para assegurar que i camada de foto-induzido transportadoras para fora;

  ③ gerado no final do transportador da bateria é de cerca de uma metade da bateria, reduzindo o efeito de foto-induzido recessão;

  ④ conjunto bateria de célula solar é o filho da série com.

De silício amorfo de película fina de células solares tem um lote de preparação, a resposta, incluindo o método, pulverização catódica PECVD, a lei LPCVD, a resposta de matérias-primas para o gás H2 diluída SiH4, eo substrato de vidro para a peça principal de aço inoxidável, feita de silício amorfo tecnologia de baterias de película fina através de um processo diferente pode ser um único nó de células solares e baterias em tandem. Atualmente, as células solares de silício amorfo feito grandes progressos no estudo: primeiro, a estrutura laminada do silicone amorfo eficiência três conversão de células solares de 13%, estabelecendo um novo recorde, no segundo. Laminado três capacidade anual de produção de células solares até 5 MW. Unidos empresa de energia solar (VSSC) obtido a mais alta eficiência de conversão de junção única célula solar de 9,3 por cento para a banda de pilha lacuna terceira célula três a maior eficiência de conversão de 13%.

  Acima da maior eficiência de conversão numa área pequena (0.25cm2) para obter a bateria. Havia relatado um único nó de silício amorfo eficiência de conversão de células solares de mais de 12,5%, Academia Sinica, o Japão adotou uma série de novas medidas, um sistema de células de silício amorfo para a eficiência de conversão de 13,2 por cento. No que respeita à bateria interna, em particular de silício amorfo fino e investigação película de células em tandem solar, Xinhua Geng da Universidade de Nankai, e outros materiais industriais utilizados para fazer Al eléctrodo preparado para a área 20X20cm2, para 8,28 a eficiência da conversão por cento de um - Si / a-Si As células em tandem solares.

Como as células solares de silício amorfo com alta eficiência de conversão e peso custo e pouca luz, e outras características, tem um grande potencial. Ao mesmo tempo, mas por causa da sua estabilidade não é elevada, um impacto directo na sua aplicação prática. Se você pode resolver problemas e melhorar a estabilidade da taxa de conversão, em seguida, o sol pode ser a célula de silício amorfo é a principal de desenvolvimento de produtos solares.

Mais de 2 compostos yuan células solares

A fim de encontrar uma alternativa para as células de silício, em adição ao desenvolvimento de silício policristalino, de silício amorfo células solares de filme fino, e outros materiais continuar a desenvolver células solares. Este consiste principalmente de arsenieto de gálio do grupo III-V compostos, sulfeto de cádmio, cobre sulfeto de cádmio e baterias de película de selênio parada. Estas pilhas, embora o sulfureto de cádmio, o cádmio, policristalino telureto de eficiência da bateria de película fina do que a de amorfo fino eficiência película de silício de células solares, custos mais baixos do que as células de silício de cristal único, bem como de fácil produção em larga escala, mas por causa de uma altamente cádmio tóxico, causando poluição ambiental, as células solares de silício cristalino não é a melhor alternativa III-V compostos de arseneto de gálio e cobre, índio e selênio baterias de película fina, devido à maior eficiência de conversão pela atenção generalizada. GaAs pertencentes aos grupos III-V materiais semicondutores compostos, a sua diferença de energia é 1.4eV, apenas para a elevada taxa de absorção de valor luz solar, é um material de bateria ideal. GaAs, e outros compostos III-V célula MOVPE preparação de membrana e da utilização da tecnologia principal LPE, que MOVPE preparados substrato GaAs pelo deslocamento de película fina de bateria, a pressão de reacção, III-V razão, o fluxo total e outros parâmetros.

Além GaAs, outros III-V compostos tais como GASB, GaInP, e materiais de bateria outros têm sido desenvolvidos. Alemanha, em 1998 falaj sistema solar Fort, um sistema do Instituto de células solares de GaAs para a eficiência de conversão de 24,2 por cento, registada na Europa. Preparação para a primeira vez que o GaInP bateria para a eficiência da conversão 14,7 por cento. Tabela 2. Além disso, o Instituto também utiliza uma estrutura empilhados da preparação de GaAs, GASB baterias, as baterias serão duas baterias separadas empilhadas em conjunto, GaAs como a bateria, sob a bateria é usado GASB, obtidas pela eficiência da bateria para alcançar 31,1%.

Cobre, índio e selênio CuInSe2 conhecido como CIC. Materiais CEI pode ser reduzida para 1. lev, adequado para a conversão de energia solar fotovoltaica, e, CIS película fina recessão foto-induzido solar, não há qualquer problema. Portanto, a CIS como uma alta eficiência de conversão de filme fino materiais de células solares têm atraído a atenção das pessoas.

Células de película fina da CEI são preparados pela lei e método de deposição de selênio vácuo. Método de evaporação a vácuo é o uso de cobre a sua fonte de vapor de evaporação, índio e selénio, e selénio é o uso de laminado seleneto de película H2Se, mas a lei difícil obter composição uniforme do SIA. CIS bateria de película fina de% a 80 do primeiro 8 da eficiência de conversão para o desenvolvimento de 15% actuais. Matsushita Electric Industrial do Japão, Corporação de Desenvolvimento da bateria CIS gálio dopado, a eficiência de conversão fotoelétrica de 15,3% (área de 1cm2). 1995 EUA pesquisa de energias renováveis ​​para desenvolver uma eficiência de conversão de 17. l% das células solares CIS, que é medida a eficiência mais alta do mundo conversão da bateria. Estima-se que em 2000 o CIS eficiência de conversão de célula para chegar a 20%, o equivalente a células de silício policristalino solares.


CEI células solares como materiais semicondutores, com um preço baixo, bom desempenho e processo simples, será o futuro desenvolvimento de células solares é uma importante direção. O único problema é que o material de fonte, índio e selénio são devidos ao elemento relativamente rara, do tipo de desenvolvimento da bateria irá inevitavelmente ser limitado.


 3 multi-camada de células eléctrodo modificado com polímero energia solar

Nas células solares em um polímero no lugar de materiais inorgânicos é apenas o começo do sistema solar, um pai da pesquisa. O princípio é a utilização de oxidação diferente reduzida polímero diferente potencial redox no material condutor (eléctrodo) para levar a cabo vários andares complexo sobre a superfície, feito de semelhante inorgânico para a junção PN de realização de um dispositivo de sentido único. Um dos eléctrodos do potencial interior de redução de menor modificado com polímero, a camada exterior de polímero potencial de redução maior direcção de transferência de electrões só pode ser transferido a partir do interior para a camada exterior, uma outra modificação do eléctrodo no contrário, e os primeiros dois tipos de polímero eléctrodo sobre o potencial de redução é maior do que os últimos dois tipos de polímero de redução de potencial. Quando os dois modificado eléctrodo na agente de fotossensibilização com a onda de tempo de electrólise. Agente de fotossensibilização após a absorção de transferência de electrões para o potencial de redução da parte inferior do eléctrodo, o potencial de redução acumulado na parte inferior do eléctrodo para a camada exterior de polímero electrónica não só podem ser transferidas através do circuito externo, através de maior redução potencial do eléctrodo de volta para o electrólito, por conseguinte, fora do circuito na corrente luz gerada.


À medida que o material orgânico flexível e fácil de produzir, a fonte de uma vasta gama de materiais, tais como no final das vantagens de custo da utilização em larga escala de energia solar, a fim de fornecer energia barata é de grande significado. No entanto, os materiais orgânicos da pesquisa da célula solar é apenas o início, se a vida ou a eficiência da bateria não pode e materiais inorgânicos especialmente em comparação com as células de silício. Pode ser desenvolvida em produtos práticos, ainda a ser mais explorada.

         4 células solares nanocristalinas química

No Departamento de células solares de silício no desenvolvimento de células solares é o mais maduro, mas por causa dos custos elevados, está longe de atender a aplicação em larga escala. Para este fim, foi em tecnologia, novos materiais, tecnologia de bateria de filme fino em tais áreas para explorar, entre os quais o desenvolvimento de novos nano-cristalinos de TiO2 células solares, a energia química de grande importância para os cientistas em casa e no exterior.
Grätzel Suíça desde o êxito do desenvolvimento de nano-TiO2, um professor de química da bateria pode Dayang, algumas unidades também estão em andamento neste sentido. Químicas células nanocristalinos solares (o NPC células) por uma banda de material de modificação lacuna de semicondutores, o conjunto para outro grande lacuna na formação de materiais semicondutores, de banda estreita materiais semicondutores gap usando metais de transição tais como Ru, e Ss de compostos orgânicos Dye-sensibilizadas , os materiais semicondutores bandgap para nano-TiO2 e feitas de eléctrodos policristalino, para além de o NPC bateria também escolher para restaurar um electrólito óxido adequada. Nano-cristalina TiO2 Como funciona: moléculas de corante absorve a energia da luz de transição para o estado de dom animado, o estado animado de instabilidade, rápido e-injetado na vizinhança imediata de TiO2 banda de condução, o corante é perdida e-logo receber uma indemnização do eletrólito na banda de condução TiO2 O filme condutor elétrico para entrar na final, e depois através do loop externo gerar fotocorrente.

Nano-cristalinos de TiO2 células solares tem a vantagem de o seu custo mais barato e simples processo e à estabilidade do desempenho. A sua eficiência fotoeléctrica e estabilidade em mais de 10%, tornando o custo das células solares de silício é apenas 1/5 a 1/10. A vida pode chegar a mais de 2O anos. No entanto, a pesquisa de bateria tal e desenvolvimento está apenas começando, estima-se que no futuro próximo será gradualmente entrou no mercado.


 5 tendências no desenvolvimento de células solares

A partir da discussão acima, podemos ver que, como o material de células solares, III-V compostos e os CEI, e outras comunidades por a preparação do elemento raro, embora feita uma alta eficiência de conversão de células solares, mas o material de fonte , estes tipos de células solares no futuro não pode ser dominante. E os outros dois tipos de nano-cristalinos baterias de células solares e energia solar polímero de eletrodos modificados para os problemas existentes, eles começaram o estudo, a tecnologia não é muito maduro, eficiência de conversão ainda é relativamente baixo, estes dois tipos de baterias ainda está em a fase exploratória, um curto período de tempo não deve ser um substituto para o Departamento de células solares. Por conseguinte, a eficiência de conversão do material de fonte e de perspectiva, o foco do futuro desenvolvimento de células solares de silício está ainda em polissilício, em particular e de silício amorfo baterias de película fina. Como o silício amorfo e de silício policristalino, baterias de película fina têm uma maior eficiência de conversão e custo relativamente baixo, silício monocristalino acabará por substituir a bateria, o mercado de produtos líderes.

Melhorar a eficiência e reduzir os custos de células solares é preparado para ter em conta dois factores principais para o Departamento de células solares de silício, a fim de melhorar ainda mais a eficiência de conversão é mais difícil. Como resultado, o foco da pesquisa futuro além de continuar a desenvolver novos materiais de bateria deve ser centrado sobre a forma de reduzir os custos para a eficiência de conversão de alta existente de células solares em alta qualidade, feita de silício, que é o custo mais células solares de silício de dinheiro. Portanto, como para assegurar que a eficiência de conversão é ainda mais elevada a descer o custo do substrato é particularmente importante. Também no futuro desenvolvimento de células solares precisa ser resolvido urgentemente. Recentemente, alguns países estrangeiros adoptaram um sistema de tecnologia de silício como uma tira de substrato em película fina policristalino célula solar de silício, de modo a minimizar os custos.