太陽能電池及材料研究

劉偉

吉林省柳河縣工業(yè)和信息化局 吉林柳河 135300

太陽能資源是一種可再生能源，相對于其他能源來說，太陽能的使用較為豐富，并且使用過程中并不會對環(huán)境造成污染，屬于一種清潔能源。這種能源的使用是將太陽光予以轉(zhuǎn)化，形成電能，這種能源的使用發(fā)展速度較快，并且具有較強(qiáng)的活力。針對太陽能電池的類型予以研制和開發(fā)，是現(xiàn)階段符合社會趨勢的內(nèi)容，并且太陽能資源的使用具有較為顯著的優(yōu)勢，其與風(fēng)能、水能等資源相比，對未來的電力供應(yīng)具有關(guān)鍵性的作用。針對太陽能資源的制作使用的電池材料較為多樣，對不同的材料性質(zhì)進(jìn)行分析，使用最佳效率的材質(zhì)，以此降低換進(jìn)污染，促進(jìn)工業(yè)化生產(chǎn)。

1 關(guān)于硅系太陽能電池分析

1.1 關(guān)于單晶硅太陽能電池分析

在這一系列的太陽能電池中，使用單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率較高，并且使用的技術(shù)也較為成熟[1]。其中高性能單晶硅電池使用具有一定限定條件其需要在高質(zhì)量的材料以及相對較為成熟的加工處理工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行制作。現(xiàn)階段，針對單晶硅制作的電池工藝技術(shù)逐漸成熟，并且在實(shí)際制作過程中，主要采用表面織構(gòu)化，以及發(fā)射區(qū)鈍化等技術(shù)，主要開發(fā)的電池種類有平面單晶硅電池等。針對這一材質(zhì)的是由優(yōu)勢為轉(zhuǎn)化效率較高，并且對這一部分予以提升的主要方式為針對單晶硅表面的微結(jié)構(gòu)處理，進(jìn)行分區(qū)摻雜工藝。針對這一部分的研究，德國針對太陽能系統(tǒng)研究中保持著較為先進(jìn)的技術(shù)，并且研究中使用光刻照相技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電池表面的織構(gòu)化，形成倒金字塔結(jié)構(gòu)，并且在其表面將氧化物的鈍化層以及兩層減反射涂層予以結(jié)合[2]。

單晶硅電池的轉(zhuǎn)化效率在多樣化的電池種類中，是具有顯著優(yōu)勢的，并且在現(xiàn)階段的大規(guī)模使用過程中，占據(jù)著重要位置。但是其具體使用過程中，單晶硅材料價(jià)格以及具體工藝較為繁瑣，因此其價(jià)格較高，對這一材料的成本予以降低是較為困難的。目前，出于節(jié)省高質(zhì)量材料的目的，對單晶硅電池產(chǎn)品進(jìn)行替代，以此太陽能資源的有效應(yīng)用是十分重要的。

1.2 關(guān)于多晶硅太陽能電池分析

一般情況下使用的晶體硅太陽能電池的厚度控制在350-450um，主要是由高質(zhì)量的硅片予以制成，這種材質(zhì)的使用是通過提拉或者是澆鑄之后進(jìn)行切割而成，這種方式對于硅材料的消耗更加嚴(yán)重，因此出于節(jié)省材料的目的，使用多晶硅薄膜，這種材質(zhì)其晶粒較小，并且最開始并不能制作成具有價(jià)值的太陽能電池。針對這一情況，相關(guān)人員進(jìn)行更加深入的研究，現(xiàn)階段，進(jìn)行多晶硅薄膜的制備主要是使用化學(xué)氣相沉淀法，對這一工藝進(jìn)行更加有效的利用，以此制備多晶硅薄膜電池。

這種材質(zhì)的電池，使用的硅材料較單晶硅數(shù)量要少，并且沒有無效衰退的為題出現(xiàn)，可以使用更加廉價(jià)的成本材料，因此，制作成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單晶硅，并且制作效率要高于單晶硅[3]。因此，針對多晶硅薄膜太陽能電池的發(fā)展，其在太陽能市場中會逐漸占據(jù)重要位置，發(fā)展前景較為可觀。

1.3 關(guān)于非晶硅薄膜電池分析

針對太陽能電池的開發(fā)，其中較為關(guān)鍵的部分是對轉(zhuǎn)換效率予以提高以及降低制作成本。使用非晶硅薄膜太陽能電池，其制作成本較低，因此，相比于其他材質(zhì)來說，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，逐漸受到人們的重視，并且發(fā)展較為迅速。針對非晶硅材質(zhì)的研究在上世紀(jì)已經(jīng)開始，目前，已經(jīng)有一部分公司制作非晶硅薄膜電池。這種材質(zhì)作為太陽能的材料之一，其使用優(yōu)勢較為顯著，并且其具有光學(xué)間隙，因此材料本身會對太陽輻射光譜的長波區(qū)域并不清晰，對其轉(zhuǎn)換效率予以限制[4]。這種情況影響下，本身的光電效率會伴隨著光照時(shí)間延長逐漸衰退，也就是所謂的光致衰退效應(yīng)，造成電池性能出現(xiàn)不穩(wěn)定性。針對這一問題的解決是對疊層太陽能電池予以制備，以此對轉(zhuǎn)換效率予以提高，提高電池使用的穩(wěn)定性。首先，通過這一方式的使用可以將不同禁帶寬度材料進(jìn)行組合，以此對光譜的響應(yīng)范圍進(jìn)行提高；電池的第一層較薄，因此光照產(chǎn)生的電場強(qiáng)度產(chǎn)生的變化并不大，對一層中光生載流子進(jìn)行抽出，降低衰退效應(yīng)。

使用非晶硅太陽能電池，其優(yōu)勢是具有較高的轉(zhuǎn)換效率，以及低成本和輕質(zhì)量，并且針對這一方向的研究具有較大的發(fā)展?jié)摿?。但是其在使用過程中存在較大的不穩(wěn)定性，對其實(shí)際應(yīng)用效果具有較嚴(yán)重的影響。對非晶硅薄膜電池的穩(wěn)定性問題予以解決，提高其轉(zhuǎn)換效率，其將是太陽能電池領(lǐng)域中的重要產(chǎn)品之一[5]。

2 結(jié)語

現(xiàn)階段，針對太陽能資源的使用是十分重要的，對我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會產(chǎn)生積極影響，有利于資源節(jié)約型社會建設(shè)。在太陽能資源的使用中，將資源進(jìn)行轉(zhuǎn)化以及儲存是十分重要的，因此其電池的使用需要具備高轉(zhuǎn)換率以及低成本的要求，針對目前使用的硅系電池，對其轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高具有一定難度，因此，其之后的研發(fā)重點(diǎn)就是在對新材料進(jìn)行開發(fā)的基礎(chǔ)上，降低其成本?，F(xiàn)階段，對硅材料的使用需要技術(shù)的支持，以此對成本進(jìn)行降低，對太陽能資源的合理利用具有積極意義。