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太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是評(píng)判太陽能電池性能的重要參數(shù)之一，在國(guó)外實(shí)驗(yàn)室 最高轉(zhuǎn)換效率已達(dá) 24.8%，而國(guó)內(nèi)最高為 19.79%。為了改善太陽能電池的性能，必須提 高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。而太陽能電池轉(zhuǎn)換效率損失的主要原因是由于表面上的光反 射作用，太陽光不能全部都入射到太陽電池中去，導(dǎo)致電子一空穴對(duì)的產(chǎn)生率不高。減 少反射就成為增加太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要途徑。 同濟(jì)大學(xué)研究了在太陽能電池光電板外制備減反射涂層來增加太陽能轉(zhuǎn)化效率的方 法。減反射薄膜的鍍制是相關(guān)課題組納米多孔材料應(yīng)用的主要方向之一，具有近十年的 技術(shù)積累，相關(guān)的成果已被用于國(guó)家的激光武器。基于以上基礎(chǔ)及優(yōu)勢(shì)，通過涂布二氧 化硅減反射膜，可使電池總體光電轉(zhuǎn)換效率明顯提高。 

CZTS薄膜太陽電池：雖然CIGS 是目前薄膜太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的太陽能電池，但是由于In和Ga元素是稀有金屬，在面向大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)受到元素稀缺的制約。有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽電池：將無機(jī)材料電子遷移率高、機(jī)械性能良好、穩(wěn)定性高和有機(jī)材料光吸收率較高、易加工的優(yōu)點(diǎn)加以整合，發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，提高光伏電池的整體性能，是未來太陽能電池最重要的研究方向。

本項(xiàng)目采用隧道結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)疊層太陽能電池的制備，擴(kuò)展電池的光譜收集范圍，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 太陽能是大自然賜予人類最清潔，最豐富的能源資源，目前商用的太陽能電池以晶體硅電池為主，由于晶體硅消耗硅料較多，近年來人們一直致力于開發(fā)硅薄膜電池。非晶硅薄膜電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)并有了一定的市場(chǎng)份額，但它仍存在不足之處，包括光致衰減效應(yīng)和轉(zhuǎn)換效率不高(約6％)等。本項(xiàng)目在國(guó)家863計(jì)劃課題(2006AA03Z219)支持下，開展了以多晶硅薄膜、微晶硅薄膜和納米晶薄膜的制備和相關(guān)材料的單結(jié)與疊層硅基太陽能電池關(guān)鍵技術(shù)研究，已經(jīng)申請(qǐng)發(fā)明專利5項(xiàng)，發(fā)表科研論文20余篇。 三、創(chuàng)新點(diǎn)以及主要技術(shù)指標(biāo) 1.利用LPCVD方法和自擴(kuò)散技術(shù)生長(zhǎng)多晶硅p-n結(jié)，結(jié)合層轉(zhuǎn)移技術(shù)制備多晶硅薄膜太陽能電池； 2．采用金屬誘導(dǎo)晶化和快速熱處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)多晶硅薄膜的制備并在低溫下制備太陽能電池； 3.在PECVD和HWCVD生長(zhǎng)硅薄膜時(shí)，通過生長(zhǎng)溫度，氣體流量，氫氣稀釋比，腔室氣壓等參數(shù)實(shí)現(xiàn)微晶硅或者納米晶薄膜的生長(zhǎng)； 4.采用雙層膜技術(shù)減小表面處入射光的反射并實(shí)現(xiàn)表面鈍化，提高入射光的收集率和少數(shù)載流子壽命； 5.采用高低結(jié)結(jié)構(gòu)增加光生載流子的收集效率； 6.采用隧道結(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)疊層太陽能電池的制備，擴(kuò)展電池的光譜收集范圍，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。 四、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及獲獎(jiǎng) 國(guó)家863項(xiàng)目(2006AA03Z219)

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途： 將太陽能轉(zhuǎn)換為電能是目前各國(guó)研究的重點(diǎn), 它具有清潔、不需要燃料、能 廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域等優(yōu)點(diǎn)。由于成本低，轉(zhuǎn)化效率高，染料敏化納米晶太陽 能電池近年來成為納米技術(shù)和光電轉(zhuǎn)換材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn), 其發(fā)展可解決硅 電池原材料緊缺的問題，具有很廣闊的發(fā)展前景。二氧化鈦廣泛應(yīng)用于染料敏化 太陽能電池（DSSC）的制備，但因 TiO2 薄膜結(jié)構(gòu)缺陷的存在，不利于電子的傳 輸，制約了光電轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高，可通過制備 TiO2/ZnO 復(fù)合薄膜解決這 一問題。采用天然色素（黑果枸杞色素和河湟紅花黃色素）或染料對(duì)光陽極進(jìn)行 敏化處理可進(jìn)一步降低成本，簡(jiǎn)化工藝流程。該項(xiàng)目成果具有成本低，生產(chǎn)工藝 93天津大學(xué)科技成果選編 94 簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過程中無污染等優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)硅電池具有更為廣泛的用途，可實(shí)現(xiàn)太 陽能電池的輕量化、薄膜化，并易于設(shè)計(jì)成不同形狀以滿足不同使用環(huán)境的需要。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介： 染料敏化太陽能電池主要是由納米晶半導(dǎo)體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電 解液、導(dǎo)電基底以及對(duì)電極等幾部分組成的。染料敏化太陽能電池的原理是源于 光合作用的啟發(fā)，其具體實(shí)現(xiàn)的方式是通過染料分子吸收太陽光中的光能，從而 激發(fā)染料分子中的電子變成受激發(fā)的狀態(tài)，通過與之復(fù)合的多孔薄膜傳導(dǎo)出來。 本項(xiàng)目采用溶膠凝膠法制備 TiO2/ZnO 復(fù)合薄膜，染料敏化太陽能電池的主要制 備過程如下：技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況：實(shí)驗(yàn)室成熟階段 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)： 生產(chǎn)成本較低，僅為硅太陽能的 1/5~1/10，且使用壽命較長(zhǎng)，如進(jìn)一步提高 光電轉(zhuǎn)換效率，可逐步取代硅太陽能電池。 應(yīng)用領(lǐng)域：太陽能發(fā)電站、電子設(shè)備、太陽能建筑等，逐步取代硅太陽能電池

產(chǎn)品詳細(xì)介紹■ 光譜測(cè)量范圍：200-1100nm■ 測(cè)量重復(fù)性：≤3%（主要波長(zhǎng)位置）■ 光源：高穩(wěn)定、高輸出能量氙燈光源■ 標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器經(jīng)國(guó)家一級(jí)計(jì)量單位定標(biāo)■ 標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器、待測(cè)探測(cè)器自動(dòng)切換■ 光譜響應(yīng)度曲線自動(dòng)生成■ 樣品室內(nèi)包含標(biāo)準(zhǔn)樣品架、固體樣品架和液體電解池樣品架■ 被測(cè)太陽光伏器件可為無機(jī)晶體、有機(jī)樣品，可固體，也可固體，可加偏執(zhí)電壓等

目前在工業(yè)上廣泛采用的CVD技術(shù)制備硅膜，工藝和設(shè)備復(fù)雜，成本高，且在安全和環(huán)保環(huán)節(jié)上投入巨大。我們?cè)趪?guó)內(nèi)首創(chuàng)出了微晶硅薄膜的PVD法沉積工藝，在溫度低于300度的條件下，在單晶硅片和普通玻璃片上制備出不同結(jié)晶度的微晶硅薄膜和納米結(jié)構(gòu)硅薄膜，可以得到具有高度<111>方向取向生長(zhǎng)的微晶硅薄膜，并實(shí)現(xiàn)了控制工藝的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。利用磁控濺射技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)微晶硅薄膜的制備是一項(xiàng)重大突破，從根本上克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，具有綠色、高效、簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。目前需要合作伙伴，把該實(shí)驗(yàn)室技術(shù)放大到工業(yè)規(guī)模。

化合物薄膜太陽能電池及其制備方法，屬于半導(dǎo)體光電材料與薄膜太陽能電池制備領(lǐng)域，解決現(xiàn)有化合物薄膜太陽能電池中所需材料在地殼中含量較少、價(jià)格昂貴、對(duì)人體有毒的問題。本發(fā)明的化合物薄膜太陽能電池，包括襯底及透明電極層、N 型緩沖層、P 型吸收層和背電極層，P 型吸收層材料為 Sb2Se3、Cu3SbS3 或 Cu3SbS4；本發(fā)明的制備方法包括沉積透明電極層步驟、沉積 N 型緩沖層步驟、沉積 P 型吸收層步驟、沉積電極層

銅銦鎵硒CIGS是由銅、銦、鎵、硒等金屬元素組成的直接帶隙化合物半導(dǎo)體材料，其對(duì)可見光的吸收系數(shù)為所有薄膜電池材料中最高(104-105cm-1)。目前CIGS電池的光電轉(zhuǎn)化效率是各種薄膜太陽能電池之首(19.9％)，接近于市場(chǎng)主流產(chǎn)品晶體硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率，而成本卻是其1/3。與高效率高成本的晶體硅太陽能電池和低效率低成本的非晶硅薄膜太陽能電池相比，CIGS薄膜太陽能電池以其性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)、光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢(shì)被國(guó)際上稱為相當(dāng)具有潛力和下一代廉價(jià)的太陽能電池，已成為光伏領(lǐng)域

產(chǎn)品詳細(xì)介紹