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《構建生態(tài)宜居之都_從光伏建筑一體化開始》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、構建生態(tài)宜居之都—從光伏建筑一體化開始時方曉，陳曦（沈陽建筑大學材料科學與工程學院，沈陽，中國，110168）摘要:本文介紹了太陽能電池在新型節(jié)能建筑中的應用。在回顧和比較了晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池以及柔性薄膜太陽能電池的發(fā)展歷程和各自特點的基礎上，總結了光伏技術與建筑相結合的幾種方式。針對新興的光伏建筑一體化技術，著重討論了薄膜太陽能電池應用在光伏建筑一體化方面的優(yōu)勢，并對未來光伏建筑一體化的前景進行了充分展望。在介紹國內外太陽能電池研發(fā)和應用領域的一些新進展的同時，還提出了自行研發(fā)的染料敏化太陽能電池
2、的新穎制備技術。該技術的最大優(yōu)勢在于用自動控制的靜電霧化噴射沉積系統(tǒng)使基底上導電層的制備、納米二氧化鈦層的制備、染料包覆、電解質灌注等步驟全部原位完成，實現(xiàn)低溫、連續(xù)、可控、均勻的制備目標，為在線快速制備組裝薄膜型太陽能電池的規(guī)?；a(chǎn)奠定基礎，同時也可以直接生成柔性薄膜太陽能光伏屋面卷材。關鍵詞:薄膜太陽能電池；光伏建筑一體化；柔性薄膜電池；光伏幕墻1前言近年來，隨著煤、石油、天然氣等能源日益枯竭和環(huán)境污染日益加劇，可再生能源問題越來越引起人們的關注。太陽能作為無限可再生的清潔能源，光伏發(fā)電技術備受關注。太陽
3、能電池是利用光電效應或光化學效應將太陽能直接轉化為電能的裝置，是太陽能利用的有效形式。光伏的意義在于直接在現(xiàn)場把太陽能轉化為電能，不用擔心對環(huán)境的危害，沒有噪音和污染。在光伏技術越來越廣泛的商業(yè)化使用過程中，光伏與建筑的一體化是最重要的應用領域和市場。2為什么選擇薄膜太陽能電池雖然商品化的晶體硅太陽能電池光電轉換效率最高，但其受材料純度和制備工藝限制，很難再提高轉換效率或降低成本。而薄膜太陽能電池只需幾μm的厚度就能實現(xiàn)光電轉換，降低了制作成本，增加了它與晶體硅太陽能電池競爭的實力。目前，已經(jīng)研發(fā)的薄膜太陽能電
4、池主要有非晶硅薄膜太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池、無機多元化合物薄膜太陽能電池和染料敏化納米晶太陽能電池（DSSC）等。薄膜太陽能電池的種類、特性及適用場所如表1所示。非晶硅薄膜太陽能電池是用非晶硅半導體材料在玻璃、特種塑料、陶瓷、不銹鋼等襯底上制備的一種薄膜電池，它是迄今薄膜太陽能電池中最成熟的產(chǎn)品，雖然在轉換效率方面略遜于晶體硅太陽能電池，但該材料的沉積溫度低，可直接沉積在廉價襯底材料上，工藝簡單，單片電池面積大，便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，同時亦能減少能量回收時間，降低生產(chǎn)成本，這是晶體硅太陽能電池所不能比擬
5、的，因而它被公認為目前環(huán)保性能最好的太陽能電池。多晶硅薄膜太陽能電池是將多晶硅薄膜生長在低成本的襯底材料上,用相對薄的晶體硅層作為太陽能電池的激活層，它不僅保持了晶體硅太陽能電池的高性能和穩(wěn)定性，而且材料的用量大幅下降，成本明顯降低。因此，近幾年多晶硅薄膜太陽能電池成為薄膜太陽能電池研究開發(fā)的熱點之一。如日本SONY公司用多孔硅分離技術制備的多晶硅薄膜太陽能電池的光電轉換效率達到12.5℅，而德國費來堡太陽能研究所采用區(qū)熔再結晶技術制得多晶硅薄膜太陽能電池轉化效率可高達19℅。近年來開發(fā)出了以CdTe、CuIn
6、Se2、Cu(In,Ga)Se2和GaAs等為代表的新型無機多元化合物薄膜太陽能電池。CdTe薄膜太陽能電池屬于多晶薄膜太陽能電池，由于CdTe結構簡單，成本相對較低，也成為近年來國內外研發(fā)的熱點。目前CdTe/CdS薄膜太陽能電池的實驗室轉1表1.薄膜太陽能電池的種類、特性及適用場所薄膜太陽能太陽能電池特性適用場所電池種類弱光性能好；轉換效率比多晶硅電池低；成本較門窗玻璃、玻璃幕墻、非晶硅低透光屋頂電池穩(wěn)定性好；效率比非晶硅電池高；多晶硅遮陽板、不透光屋面性價比高門窗玻璃、玻璃幕墻、無機多元化合物弱光性能好；
7、轉換效率高；原材料有限；成本高透光屋頂染料敏化納米晶轉換效率較低；制作工藝簡單；成本低玻璃幕墻、透光屋頂換效率已達到16.5℅。CuInSe2是一種三元化合物，是直接帶隙的半導體材料，常溫下帶隙寬度為1.0eV，光吸收系數(shù)很大(大于104)，0.5μm厚的CuInSe2可以吸收90%的太陽光子，所以薄膜不需很厚，可以降低成本。目前在不同條件下得到Cu(In,Ga)Se2太陽能電池的轉換效率幾乎都與單晶硅太陽能電池轉換效率相當。DSSC是利用二氧化鈦納米晶薄膜吸附無機或有機染料作為敏化劑而制備的一種新型太陽能電池
8、，如圖1所示，主要由表面吸附了染料敏化劑的半導體電極、電解質、對電極組成。它以潛在的低成本、制作工藝簡單和電池制備低能耗等優(yōu)勢贏得了世人的關注。同時所有的原材料和生產(chǎn)工藝無毒、無污染，部分材料可以充分回收，對保護環(huán)境有重要的意義。經(jīng)過改進的柔性基材的薄膜太陽能電池柔軟、尺寸隨意、輕薄、安全、環(huán)保，拓展了DSSC的應用范圍。在建筑產(chǎn)品上應用這種柔性太陽能電池，不僅可滿足部分建筑物的能源需
