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叠层太阳能电池研究进展和发展趋势
伍沛亮。王红林,陈砺

摘要叠层太阳能电池结构可以拓宽吸收光谱。最大限度地将光能变成电能,提高了太阳能电池的能量转换效率,这类太阳能电池是
目前研究的热点。本文集中介绍了非晶硅叠层太阳能电池、多元化合物叠层太阳能电池和染料敏化叠层太阳能电池的研究现状,对它
们的结构、性能指标和效率等做了介绍和评估,指出了各自的优缺点,分析了阻碍叠层太阳能电池进一步发展和应用的制约因素主要
有两个:很难找到两种晶格匹配良好的半导体晶体;对环境友好,价格合理,来源丰富的太阳能电池材料很稀少。非晶硅系叠层太阳能
电池对材料纯度要求较高。价格贵;化合物太阳能电池虽然转换效率高,但是电池材料对环境造成污染;而染料敏化叠层太阳能电池
制作工艺简单。电池材料来源丰富,必将是今后发展的趋势。
关羹词叠层太阳能电池;转换效率;禁带宽度
中圈分类号文献标识码文章编号———
的发展,煤炭、石油等不可再生资源的益减少,开发清洁能
源迫在眉睫。太阳能是取之不尽的新能源,太阳能电池是人
们利用太阳能的一种重要方式。太阳能电池将资源无限、清
洁干净的太阳辐射转换为电能。近些年来,世界太阳能电池
. .
的产量以年增长率%
的总装机容量达到。科学家预言,在世纪中期太
阳能光伏发电将成为重要的发电方式。
—结
—结电场的作用下,型半导体

,接通电
.
路后就形成电流。
—
太阳能电池发展经历了三个阶段。以硅片为基础的“第
,
一代”太阳能电池其技术发展已经成熟,但单晶硅纯度要求
..,
在.%,生产成本太高使得人们不惜牺牲电池转换率为

代价开发薄膜太阳能电池。第二代太阳电池是基于薄膜材料
.
. 的太阳电池。薄膜技术所需材料较晶体硅太阳电池少得多,
. 且易于实现大面积电池的生产,可有效降低成本。薄膜电池
主要有非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池、碲化镉以及铜铟
. 硒薄膜电池,其中以多晶硅为材料的太阳能电池最优。太阳
, 能光电转换率的卡诺上限是%,远高于标准太阳能电池
, 的理论上限% .表明太阳能电池的性能还有很大发展空
. 间。认为,第三代太阳电池必须具有如下条件:
;; 薄膜化,。目前第三代太阳电
池还处在概念和简单的试验研究。已经提出的主要有叠层太
引言阳电池、多带隙太阳电池和热载流子太阳电池等。其中,叠层
能源是人类社会存在和发展的重要物质基础。随着社会太阳能电池是太阳能电池发展的一个重要方向。
收稿日期:一~
作者简介:伍沛亮,研究方向为太阳能、氢能、等离子体技术,电子信箱:..;王红林通信作者,副教授,研究领域为化学工艺过程、
可再生能源、:—.
科技导报,
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叠层太阳能电池简介目前,国际上已对/,/,/
. 叠层太阳能电池的原理,/