非晶硅薄膜太阳能电池
非晶硅薄膜太阳能电池 – 是目前公认环保性能最好的太阳能电池
非晶硅薄膜太阳能电池是用非晶硅半导体材料在玻璃、特种塑料、陶瓷、不锈钢等为衬底制备出来的一种目前公认环保性能最好的太阳能电池。1976年美国RCA实验室的Carlson等对非晶硅进行研制并首次报道了非晶硅薄膜太阳能电池,引起了全世界的关注。非晶硅薄膜太阳能电池之所以受到人们广泛关注,是因为它有如下优点:质量轻且光吸收系数高,开路电压高,抗辐射性能好,耐高温,制备工艺和设备简单,能耗少,可以淀积在任何衬底上且淀积温度低、时间短,适于大批量生产。
非晶硅虽然是一种很好的电池材料,但是还存在一些不足:(1)光学禁带宽度为1.7eV,使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,从而限制了其光电转换效率。(2)光电转换效率会随着光照时间的延长而衰减,即所谓的光致衰退(S-W)效应,使得电池性能很不稳定。近年来国内外对其的研究主要在于提高光电转换效率和光致稳定性,并得到了一些改进的方法:采用有不同带隙的多结迭层;降低表面光反射;使用更薄的i层。经过这些努力,使得非晶硅薄膜太阳能电池的光致衰减率从30%下降到了15%,同时光电转换效率也得到了一定程度的提高。非晶硅薄膜太阳能电池的制备方法有反溅射法、低压化学气相沉积法(LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)和热丝化学气相沉积法(HWCVD)。
西班牙巴塞罗那大学的Villar.F等在温度低于150℃的条件下利用HWCVD方法制备出转换效率为4.6%的非晶硅薄膜光电池。日本三菱重工(MHI)制成了1.4m×1.1m世界上面积最大的高效非晶硅薄膜太阳能电池,其转换效率达到8%。目前,稳定的单结非晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率最高达到9.5%。我国对非晶硅薄膜太阳能电池的研究在20世纪80年代中期达到高潮,并取得了一些成果:研制出面积为1cm×1cm和30cm× 30cm的单结非晶硅薄膜太阳能电池的实验室转换效率分别达到11.4%和6.2%。2000年以双结非晶硅薄膜太阳能电池为重点的硅基薄膜太阳能电池研究被列为国家重点基础研究发展计划“973”项目。
鉴于非晶硅薄膜太阳能电池良好的发展前景,我国将在四川崇州市建全国最大的非晶硅太阳能薄膜生产基地,建成后预计年生产量达30MW。如果能解决非晶硅薄膜太阳能电池的稳定性差和转换效率低等问题,则其将在未来的光伏产业中占有越来越重要的地位。
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