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常见的薄膜太阳能电池组件的制备流程介绍
常见的薄膜太阳能电池组件的制备流程介绍薄膜太阳能电池是缓解能源危机的新型光伏器件,第一代太阳能电池是单晶和多晶硅电池,第二代太阳能电池采用了吸光系数大的材料,电池厚度不用太厚也足够
薄膜太阳能电池是缓解能源危机的新型光伏器件,第一代太阳能电池是单晶和多晶硅电池,第二代太阳能电池采用了吸光系数大的材料,电池厚度不用太厚也足够吸收太阳光,因此称为薄膜太阳能电池。
根据吸光材料的不同,常见的薄膜太阳能电池分类有碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)、染料敏化(DSSC)和有机聚合物(OPV)太阳能电池等。各个种类的电池目前还在研究降低成本的制备工艺,因此每类电池的制备方法也不是唯一的,下面选择一些有组件生产的技术做介绍
1、碲化镉(CdTe)太阳能电池
碲化镉太阳能电池的生产从玻璃开始,SnO2CdSnO4是透明导电层(TCO)用溅射方法制备;CdS是缓冲层用化学浴沉积(CBD);主要部分CdTe吸光层用近空间升华(close spaced sublimaTIon-CSS)方法沉积的,也就是加热升华然后沉积到基板上;最后的碳电极是刷上去的。此外电池还需要经过一些热处理。
2、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池
采用铜铟镓硒太阳能电池技术从玻璃开始,Mo是磁控溅射的;CIGS是吸光层有几种制备工艺,常见的有a)共蒸发法(co-evaporaTIon)就是把几种元素Cu、In、Ga、Se蒸发到基板上,德国公司和NREL用这种方法较多,b)油墨法,利用化学法制备CIGS的纳米晶然后分散在溶剂里像油墨一样印刷在基板上,美国的Nano Solar用的就是这个技术,c)金属硒化法,将铜铟镓金属溅射或电镀成金属膜,然后和Se蒸汽或H2Se反应,Honda soltec和昭和石油使用的是这一方法;接下来的CdS也是化学浴沉积(CBD);ZnO和Ag都可以用溅射的方法制备。
3、染料敏化太阳能电池(DSSC)
这种电池在实验室研究的很多,但由于稳定性和封装的问题组件生产的还不是很多,因为生产组件还比较少,具体的制备流程就不介绍了。
4、有机聚合物太阳能电池(OPV)
聚合物太阳能电池也是实验室研究的多,商业组件比较少的一类薄膜太阳能电池,有机太阳电池也有正向和反向(inverted)两种结构,上图就是反向的,这里面的每一层都可以用溶液印刷的方法来做,因此OPV是制备技术成本较低的,只需要像印刷报纸一样卷对卷(roll to roll)印刷就可以了。但是由于OPV效率较低,材料的稳定性差,封装材料昂贵,暂时还没有获得太大的市场份额。
薄膜太阳能电池可以使用在价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm,。薄膜电池太阳电池除了平面之外,也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大,可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份,应用非常广泛。
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