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太阳能电池的研究现状及发展前景 摘要：能源危机和环境污染已经成为当今世界各国面临的共同问题。同时具有清洁可再生、优势的太阳能电池已经越来越受到人们的关注。本文综述了太阳能电池的种类：（1）硅太阳能电池；（2）多元化合物薄膜太阳能电池；（3）有机物太阳能电池；（4）纳米晶太阳能电池。并就其研究现状、存在的问题、解决的途径以及发展趋势等做了一些分析。 关键词： 太阳能电池的种类 研究现状 发展趋势 前言：太阳能可以说是“取之不尽，用之不竭”的能源，与传统矿物燃料相比，太阳能具有清洁和可再生等独特优点。 将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础，其转换途径有很多，有光热电间接转换和光电直接转换 [1] ,前者主要有太能能热水器等，后者主要指太阳能电池。本文主要综述了太阳能电池的种类及其研究现状，并讨论了太阳能电池的发展趋势。 太阳能电池的原理： 当太阳光线照射到太阳能电池表面由P、N两种不同类型的半导体材料构成的P—N结时、一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，形成电子空穴对。在P—N结内建电厂的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，如果从材料两侧引出电极，并接上负载就会产生电压和电流，对外部电路产生一定的输出功率。此即太阳能电池发电的基本原理【2】。 太阳能电池种类： 根据材料种类和状态的不同，太阳能电池主要有以下几种：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池，薄模型太阳能电池、有机太阳能电池和染料敏感化纳米晶太阳能电池等，下面分别予以介绍。 单晶硅太阳能电池具有很多特点（1）作为原料的硅材料在地壳中含量丰富，对环境基本上没有影响。（2）单晶硅制备以及pn结的制备都有成熟的集成电路工艺做保证。（3）硅的密度低，材料轻。即使是50um以下厚度的薄片也有很好的强度。（4）与多晶硅、非晶硅比较，转换效率高（5）电池工作稳定，已实际用于人造卫星等方面，并且可以保证20年以上的工作寿命。单晶硅太阳能电池因为原料丰富，转换效率高，所以是现在发展最快的产业之一。但单晶硅电池对硅的纯度要求较高，制造工艺复杂，需要消耗大量的能源，加之高纯单晶硅大部分都是从外国进口的，所以成本较高，很难实现商业化普及【3】。单晶硅太阳能电池的转化效率较高，规模生产的电池组件效率可达到12---16%，实验室记录最高达到的转换效率为24.4%【4】。单晶硅太阳能电池要想进一步发展普及，必须降低成本并提高转化效率。 多晶硅太阳能电池所用的硅较单晶硅太阳能电池少很多，又没有效率衰退问题，并有可能在廉价的衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，并且实验室效率已经达到18%，远高于单晶硅薄膜电池的效率【5】。 非晶硅薄膜太阳能电池由于其成本低、便于大规模生产而普遍受到人们的重视并得到发展【6】。目前非晶硅太阳能电池的制备方法很多， 以 法最为成熟 该法可以在低温下来制备非晶硅薄膜太阳能电池其中单结非晶硅太阳能电池转换效率已超过多元化合物薄膜太阳能电池碲化镉及铜铟硒薄膜电池等碲化镉纳米晶化学太阳能电池是新型太阳能电池，目前仍在研制过程中，其中纳米晶Ti02太阳能电池倍受关注。纳米晶Ti02太阳能电池光电效率在10％以上，制作成本为硅太阳能电池的l／5～1／10，寿命达到20年以上。1991年，瑞士的Graetzel教授通过钉(II) 的联吡啶配合物敏化介孔Ti02薄膜光阳极，获得了7％的光电转换效率，从此开启了染料敏化太阳能电池的新领域。该电池制备工艺十分简单，不需要昂贵又耗能的高温处理和高真空，也不需要高纯原料。因此成本十分低廉，仅为硅基太阳能电池的1／3～1／5。它还具有一些目前硅基电池所不具的特点，比如可以做成透明的或者的，也可以做成柔性的可弯曲电池。目前，器件的光电转换效率已优化至11％以上，超过非晶硅太阳能电池的转换效率。 参考文献： 【1】王霞 太阳能电池工作原理与种类 中国科技财富 2010（6） 【2】李崇华 太阳能电池工作原理与种类 电器技术 2009年第8期 【3】李万河 太阳能电池的种类 电子工业专用设备 2008,37（4） 【4】卢金军 太阳能电池的研究现状和产业发展 科技资讯 2007（18） 【5】毛爱华 太阳能电池的研究和发展现状 包头钢铁学院报 2002 年3月第21卷第01期 【6】.CARLSON D E.WROSKI C R Solar Cells Using Discharge-produced Amorphous Silicon 1997 【7】郭浩 丁丽 刘向阳 太阳能电池的研究现状及发展趋势 许昌学院报 第25卷 第2期 2006年3月 【8】周翘宇 于洪利 太阳能电