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常见的薄膜太阳能电池组件的制备流程介绍

幻启太阳能科技 08/11/2021

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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