多元化合物薄膜太阳能电池原理

叠层化合物太阳能电池原理及 应用讲课：王彦朋 PPT制作：张硕 史磊 材料收集：王强

一、太阳能电池结构及原理太阳能电池发电的原 理主要是半导体的光 电效应。 当晶片受光后，PN结 中，N型半导体的空穴 往P型区移动，而P型 区中的电子往N型区移 动，从而形成从N型区 到P型区的电流。然后 在PN结中形成电势差， 这就形成了电源。

二、叠层化合物太阳能电池的产 生 由于太阳光光谱的能量分布较宽，现有的任何一 种半导体材料都只能吸收其中能量比其禁带宽度 值高的光子。太阳光中能量较小的光子将透过电 池被背电极金属吸收，转变成热能；而高能光子 超出禁带宽度的多余能量，则通过光生载流子的 能量热释作用传给电池材料本身的点阵原子，使 材料本身发热。这些能量都不能通过光生载流子 传给负载，变成有效电能。因此对于单结太阳能 电池，即使是晶体材料制成的，其转换效率的理 论极限一般也只有25%左右。所以为了提高太阳 能电池转换效率，叠层太阳能电池问世。

三、叠层化合物太阳能电池原理

太阳光光谱可以被分成连续的若干部 分，用能带宽度与这些部分有最好匹 配的材料做成电池，并按禁带宽度从 大到小的顺序从外向里叠合起来，让 波长最短的光被最外边的宽隙材料电 池利用，波长较长

爱的

建材世界

2009年 第30卷 第5期

a-Si H薄膜太阳能电池

倪 嘉,鲍 田,王 芸

(中国建材国际工程有限公司研发中心,蚌埠233018)

-Si H薄膜太阳能电池作为一种新的能源材料正得到迅猛发展,该文阐述了a-Si H薄膜太阳能电池的原摘 要: a

理、结构、研究进展及应用前景。

关键词: 非晶硅; 太阳能电池; 薄膜

a-Si HThinFilmSolarCell

NIJia,BAOTian,WANGYun

(ResearchandDevelopmentCenterofCTIEC,Bengbu233018,China)

Abstract: Asakindofnewenergymaterials,thea-Si Hthinfilmsolarcellisintherapiddevelopment,thispaperde-scribesthetheory,structure,progressandprospectofthea-Si Hthinfilmsolarcell.

Keywords: amorphoussilicon; solarcel

浅谈有机太阳能电池与无机太阳能电池 杨红旭 10013203

测绘工程10级2班

摘要：有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的

关注。本文主要比较有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。

关键词：有机太阳能电池 无机太阳能电池 生产成本 工作原理 光电转换率

一、 引言

现今占主导地位的太阳能电池是以无机半导体为主要材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－还原反应来提纯硅的方法，这一过

程必然会使晶体硅太阳能电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵。而有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体材料加以代替，其中就包括有机太阳能电池的研究。本文就有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别做简

浅谈有机太阳能电池与无机太阳能电池 杨红旭 10013203

测绘工程10级2班

摘要：有机太阳能电池作为一种新兴的有着巨大潜力的光电转换器件，吸引了越来越多的

关注。本文主要比较有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别。并展望了有机太阳能电池发展的广阔前景。

关键词：有机太阳能电池 无机太阳能电池 生产成本 工作原理 光电转换率

一、 引言

现今占主导地位的太阳能电池是以无机半导体为主要材料制成，自太阳能电池商业应用以来，单晶硅、多晶硅和非晶硅系列应用最为广泛。经过多年来的发展，硅基太阳能电池相关的技术已有了长足的进步，但依然没有脱离通过氧化－还原反应来提纯硅的方法，这一过

程必然会使晶体硅太阳能电池制造能耗大、污染高、工艺复杂且生产设备昂贵。而有机半导体材料由于具有制作成本低、易制作、质量轻、富有弹性等特点，引起越来越多的关注，目前学者已在研究如何在电子器件中将现有的昂贵无机半导体材料用有机半导体材料加以代替，其中就包括有机太阳能电池的研究。本文就有机太阳能电池与无机太阳能电池在生产成本、工作原理和光电转换效率等方面的区别做简

烧结

? 晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料，传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极

欧姆接触，共烧工艺只需一次烧结，同时形成上下电极的欧姆接触，是高效晶体硅太阳能电池的一项重要关键工艺，国外著名的金属浆料厂商非常卖力推广共烧工艺。这个工艺基础理论来自较古老的合金法制P-N结工艺。就是电极金属材料和半导体单晶硅在温度达到共晶温度时，单晶硅原子按相图以一定的比例量溶入到熔融的合金电极材料中去。单晶硅原子溶入到电极金属中的整个过程是相当快的，一般只需几秒钟时间。溶入的单晶硅原子数目决定于合金温度和电极材料的体积，烧结合金温度愈高，电极金属材料体积愈大，则溶入的硅原子数目也愈多，这时状态被称为晶体电极金属的合金系统。如果此时温度降低，系统开始冷却，这时原先溶入到电极金属材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来，也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层。如果外延层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型相同杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成欧姆接触；如果再结晶层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型异型的杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成P-N结。

? 银桨、银铝桨、铝桨印刷过的硅片，通过烘干有机溶剂完全挥发，膜层收缩成为固状物紧密

粘附

河北工业大学2009届毕业论文

2 有机太阳能电池综述

2.1 有机太阳能电池材料简述

对于有机太阳能电池材料可以简单地分为两类，一类是小分子材料，另一类是聚合物材料。严谨一些的分法可以大致分为以下五类：⑴有机小分子化合物；⑵有机大分子化合物；⑶D-A二元体系；⑷模拟叶绿素分子结构材料；⑸有机无机杂化体系。但鉴于本论文的工作内容和研究深度，在这里只对前面简单分类作主要介绍。 2.1.1 小分子材料

有机小分子光电转换材料大部分是一些含共轭体系的染料分子，它们能够很好地吸收可见光从而表现出很好的光电转换性质。它们具有化合物结构可设计性、材料质量轻、生产成本低、加工性能好、便于制备大面积太阳能电池等优点。主要的小分子材料有酞菁[3]、卟啉[4-6]和苝菁[7，8]等，现简单介绍如下：

酞菁类化合物是典型的p型有机半导体，具有离域的平面大π键，600~800nm的光谱区域内有较大吸收。其合成已经工业化，是太阳能电池中很受重视、研究得最多的一类材料。这几十年来，人们主要研究了从金属酞菁在金属电极尤其是铂电极上的光电效应，探讨了如中心金属离子、掺杂及环境气氛等影响金属酞菁光伏效应的多种因素，到金属酞菁在无机半导体如ZnO、CdS、SnO2等上面的

在近20年中，您可能不断听到“太阳能革命”这一说法 -- 讲的是有一天我们会全部使用从太阳获得的免费电能。这是一个诱人的承诺：在天气晴朗、阳光明媚的日子里，太阳向地球表面辐射的能量约为1,000瓦每平方米，如果我们可以将这些能量全部收集起来，就可以轻松地为住宅和办公室提供免费电力。

SunLine Transit Agency供图

SunLine Transit Agency用太阳能板吸收能量来制氢。

在本文中，我们将研究太阳能电池，了解它们如何将太阳能直接转换为电能。在阅读过程中，您将了解到为什么说太阳能离人们的日常生活越来越近，以及为什么在这项技术具有成本效益之前我们还有许多研究工作要做。 将光子转换为电子

计算器和人造卫星上使用的太阳能电池都是光伏电池或者模块（模块就是一组通过电路连接并封装在一个框架内的电池）。光伏电池（Photovoltaics），顾名思义（photo=光， voltaic=电），是指将太阳光转换为电能的电池。光伏电池之前只用在太空中，而现在却越来越普及，且使用方式也越来越普通。它们甚至可以为您的住宅供电。这些装置是如何工作的呢？ 光伏（PV）电池由半导体材料制成，比如硅就是目前最常用的一种半导体。当光照射电池时

学校代码 学号 00909017 分 类 号 密级

太阳能电池期末论文

简述太阳能电池的原理与特性

学院、系 物理科学与技术学院 专业名称 应用物理学 年 级 2009 学生姓名 郭建宽 学 号 00909017 指导教师 王延来

2012年 11 月 16 日

简述太阳能电池的原理与特性

内容摘要：太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能变换成为电

能。这个把太阳能（或其他光能）变换成电能的能量转换器，就叫做太阳能电池。太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。在太阳光或其他光照射时，太阳能电池输出电压的极性，p 型一侧电极为正，n 型一侧电极为

南昌航空毕业（论文）设计

继续教育学院自考

毕业设计(论文)

专业名称

学生姓名

指导教师

二○一二 年四月

继续教育学院自考

毕业设计（论文）任务书

一、毕业设计(论文)题目：

太阳能电池原理与应用

二、毕业设计(论文)内容： 太阳能电池

太阳能电池的工作原理 太阳能电池材料与工艺 太阳能的应用 太阳能与建筑一体化 太阳电池发电系统 三、主要参考资料：

[1] 施玉川．太阳能基础与技术．西安交通大学．1999年

[2] 李锦堂．20世纪太阳能科技发展的回顾与展望．太阳能学报1999特刊

[3] 刘恩科等．半导体物理学．国防工业出版．2006年 [4] 赵富鑫等．太阳电池及其应用．国防工业出版社．1985年

2

[5] 杨新年．武汉太阳能开发与应用．武汉出版社．2007年

光伏材料应用技术 专业 学生姓名 指导教师

3

太阳能电池原理与应用

学生姓名： 班级： 指导老师：

摘要：太阳辐射能实际上是地球上最

引言

1954年Bell实验室研发出第一个单晶硅太阳能电池，效率为6%。自此开启了太阳能电池的新纪元。硅系太阳能电池已从单晶，多晶硅发展到非晶硅，从块状发展到薄膜，实现第一代到第二代的的转换。

20世纪后期，各种化合物薄膜电池兴起，呈现欣欣向荣的局面。碲化镉，砷化镓，铜铟镓硒如雨后春笋般地登上舞台。

有机物薄膜电池也不甘寂寞，在沉寂了数年之后也焕发出勃勃生气。

21世纪注定是太阳能利用的新世纪。那么，在诸多太阳能电池中，究竟哪些会脱颖而出，或者说占主导地位呢？

一． 太阳能电池的工作原理

太阳能电池发电原理： 太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体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

了越迁，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。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

晶体硅太阳能电池的制作过程： “硅”是我们这个星