量子點(diǎn)材料光伏電池的研究.doc

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1、.量子點(diǎn)材料光伏電池的研究.txt如果青春的時(shí)光在閑散中度過(guò)，那么回憶歲月將是一場(chǎng)凄涼的悲劇。雜草多的地方莊稼少，空話(huà)多的地方智慧少。即使路上沒(méi)有花朵，我仍可以欣賞荒蕪。本文由xiazyan貢獻(xiàn)pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。SOLARENERGY技術(shù)與產(chǎn)品太陽(yáng)能量子點(diǎn)材料光伏電池的研究大連交通大學(xué)　　■　薛鈺芝摘　　要：本文簡(jiǎn)單分析現(xiàn)有光伏電池的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹第三代太陽(yáng)電池的研發(fā)目標(biāo)，對(duì)多層膜、　　　　　　　　量子點(diǎn)材料的光伏電池的原理進(jìn)行闡述。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能電池；多層膜；量子點(diǎn)１．概述太陽(yáng)能是最清潔的可再生能源。當(dāng)前，各國(guó)

2、將太陽(yáng)能光伏發(fā)電擺在可再生能源利用的重要位置，它已成為全球增長(zhǎng)最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。太陽(yáng)能光伏電池的研發(fā)經(jīng)歷了三個(gè)階段，目前研發(fā)和商品化的為第一、二代太陽(yáng)電池（表１）。由表可見(jiàn)，已商品化的大部分為單晶、多晶硅材料的太陽(yáng)電池。常規(guī)單結(jié)半導(dǎo)體電池只能轉(zhuǎn)換接近和高于帶隙能量的光子。導(dǎo)致效率降低的主要因素是（圖１）：（１）光子激發(fā)電子－空穴對(duì)通過(guò)能帶間隙時(shí)，較高能量（頻率高）和較低能量（頻率低）的光子的產(chǎn)表１　第一、二代太陽(yáng)電池太陽(yáng)電池第一代太陽(yáng)電池組　　分單晶硅太陽(yáng)電池多晶硅太陽(yáng)電池非晶硅太陽(yáng)電池銅銦硒薄膜太陽(yáng)第二代太陽(yáng)電池（薄膜太陽(yáng)電池）電池ＣＩＳ?。ǎ茫酰桑睿樱澹玻牵幔粒筇?yáng)

3、能電池ＴｉＯ２染料敏化太陽(yáng)電池１１％（實(shí)驗(yàn)室）將商品化效　　率２４．７％（ＵＮＳＷ）１６～１７％１２％～１７％１３％（實(shí)驗(yàn)室）５～８％（產(chǎn)品）商業(yè)化情況實(shí)驗(yàn)室商品化商品化商品化商品化特　　點(diǎn)高效率價(jià)格較貴產(chǎn)品很多價(jià)格較低但有衰退銦是稀有貴金屬效率較高，價(jià)格貴價(jià)格較低不太穩(wěn)定７～１１％（實(shí)驗(yàn)室）　　　　　正在實(shí)現(xiàn)商品化超過(guò)３０％空間應(yīng)用出效率相同，導(dǎo)致效率降低４４％；（２）光子激發(fā)電子－空穴的復(fù)合作用與材料缺陷及光激發(fā)逆過(guò)程有關(guān)；（３）電極引線接觸處復(fù)合作用等?？梢?jiàn)太陽(yáng)光譜能量并未得到充分的利用。根據(jù)理論計(jì)算，最大的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)９３．３％；串列式太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率最

4、大為８６．８％。目前實(shí)驗(yàn)室單晶硅太陽(yáng)電池最高效率僅為２４．７％，因此，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率大有潛力。充分利用太陽(yáng)能的全光譜，提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率；降低成本，并有利于環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡，是第三代光伏電池的目標(biāo)。為此，各國(guó)正在開(kāi)展以下幾方面的研究：（１）應(yīng)用自然界含量豐富，無(wú)毒的原材料；經(jīng)15摻雜建立中間能隙，發(fā)揮雜質(zhì)光伏作用，增加能隙值范圍的材料；（２）對(duì)入射光進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)制，以獲得與電池匹配的特性，在光伏電池中運(yùn)用，以充分利用全波長(zhǎng)太陽(yáng)光譜；（３）研究“熱載流子”的光伏特性；（４）進(jìn)行光伏學(xué)的模擬計(jì)算，研發(fā)應(yīng)用軟件；（５）研究光與電磁相關(guān)的問(wèn)題，進(jìn)行天線結(jié)構(gòu)收集光的

5、熱動(dòng)力學(xué)計(jì)算、表面電子振蕩的表面等離子體的研究等；（６）其他相關(guān)問(wèn)題的研究。歐共體６國(guó)綜合項(xiàng)目提出的目標(biāo)為：研究多結(jié)太陽(yáng)電池（MJC）；熱光伏學(xué)（TPV）；中間帶太陽(yáng)電池和材料（IBC）；探索分子基礎(chǔ)的概念（MBC）；研究加工技術(shù)和預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)化工作（MFG）。SOLARENERGY1/2007SOLARENERGY...太陽(yáng)能技術(shù)與產(chǎn)品２ｈ２ｋ２ｎ２πｈ２ｎ２　　　　　＝２ｍ＊２ｍ＊Ｌ２Ｅ２ｎ?。剑ǎ保﹫D１　導(dǎo)致光伏電池效率降低的因素示意圖２．關(guān)于多層膜材料光伏電池采用納米多層膜微結(jié)構(gòu)的材料制作光伏電池，突破常規(guī)光伏電池的基本原理，有望獲得較高的能量轉(zhuǎn)換效率。主要原因?yàn)椋海ǎ保┘{

6、米微結(jié)構(gòu)材料的晶粒尺寸與載流子的散射長(zhǎng)度是同數(shù)量級(jí)，散射速率減小，增長(zhǎng)載流子的收集效率；（２）由于微結(jié)構(gòu)的電子態(tài)密度增大，使其具有較強(qiáng)的吸收系數(shù)，控制微結(jié)構(gòu)的尺寸，可吸收特定能量范圍的光子；（３）通過(guò)層與層的堆垛，可在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)光的吸收能力增強(qiáng)，將會(huì)提高光電轉(zhuǎn)換效率（４）；納米多層膜中，多量子阱結(jié)構(gòu)及雜質(zhì)能級(jí)將形成超晶格中的微帶效應(yīng)，使得電子可以在垂直于超晶格界面的方向輸運(yùn)，發(fā)生共振隧穿、場(chǎng)致局域態(tài)間的跳躍導(dǎo)電等現(xiàn)象，從而可大大提高光電轉(zhuǎn)換效率（５）；低維材料熱載流子輻射收集時(shí)間比能量松弛時(shí)間短，運(yùn)用熱載流子的原理，就有可能使全部電流輸出，而熱晶格即熱吸收體存在可以阻礙光

7、生載流子能量發(fā)生松弛，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。新一代光伏電池的研究將按照由“多層膜——疊層半導(dǎo)體材料——量子阱材料——量子點(diǎn)材料”的路線發(fā)展。３．關(guān)于量子點(diǎn)材料光伏電池量子點(diǎn)具有比量子阱更強(qiáng)的作用，可用量子點(diǎn)從太陽(yáng)光吸收一個(gè)寬排的光子能量后再發(fā)射幾個(gè)波長(zhǎng)的能量。Ａｒｔｈｕｒ?。剩。危铮椋朐趯?shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)量子點(diǎn)物質(zhì)，推進(jìn)單層高效率太陽(yáng)電池的研究。Ｈ．?。校颍澹螅簦椋睿缬枚鄬友趸瑁ǘ鄬幽ぃ┲信帕械模牵辶孔狱c(diǎn)層夾在Ｓｉ（Ｐ型）－Ｓｉ（ｉ）之間制成電池，當(dāng)達(dá)到７５層時(shí)，量子點(diǎn)的密度增大，紅外光譜的吸