柔性太阳能电池研究进展
1408班 李靖 学号：2140320055
柔性太阳能电池，是薄膜太阳能电 池的一种，而且技术先进、性能优 良、成本低廉、用途广泛。可以应 用 于太阳能背包、太阳能敞篷、太 阳能手电筒、太阳能汽车、太阳能 帆船甚至太阳能飞机上。柔性太阳 能的一个重要应用领域是 BIPV （Building Integrated Photovoltaic， 光伏建筑一体化），它可以集成在 窗户或屋顶、外墙 或内墙上。
• 太阳能电池原理 • 在金属表面照射紫外光，可以发生光电效应。如 爱因斯坦结论的那样，由于入射光的光子能量大 于电子的 束缚能，所以产生自由电子。太阳能电 池的功能是把太阳光转换为电压和电流，是一种 光电转换。 • 光伏效应比光电效应的效率高得多。因为在发生 光伏效应的太阳能电池中，2 种极性相反的半导 体组成了 p-n 结（p-n Junction），形成内建电场， 驱动电子进入电路，在电路中形成电压和电流。
（１ ） 金属。例如不锈钢、 铝、 钛、 钼、 铝、 钴等。采用柔性金属衬底来制作薄膜太阳电池， 可 采用高温工艺， 但相对于有机聚合物基体， 同时也 增加了制作成本； 另外由于电池整体不透明， 在电 池结构设计和应用领域上受到很多的限制。 （２ ） 有机聚合物。大多数有机聚合物膜材料具有 密度小、 可弯曲、 耐冲击和易携带等优点， 利用 连续卷轴式印刷生产， 能提高产率、 降低生产成本。
柔性衬底材料薄膜太阳电池的柔性衬底材料一般要 满足下列要求 ：
① 良好的热稳定性， 保证足够的衬底温度； ② 足 够的薄膜支持力； ③ 热膨胀系数与活性层相吻合， 适用于卷轴工艺；④ 价格低廉； ⑤ 良好的透光性。 目前， 很多柔性太阳电池大都采用下述两类柔性衬 底材料。 （１） 金属。（2） 有机聚合物。
• 柔性太阳电池以其自身的特性和优点， 必将在未 来太阳电池应用领域占有一席之地， 并会得到充 分发展， 成为玻璃等硬性基体太阳电池的有益补 充。而在某些特殊用途领域，必须采用柔性薄膜 太阳电池。国外柔性太阳电池得到了一定的应用 发展， 国内还处于刚刚起步阶段， 加快柔性太阳 电池的发展， 为中国军事及某些特殊领域的应用 打下基础， 将成为当务之急。到目前为止， 柔性 太阳电池转换效率依旧无法与刚性基体太阳电池 相比。总结起来， 在今后的研究中， 依然应当在 下面２个方向力争突破： ① 降低各膜层的制备温 度和后处理温度， 以满足柔性基体的要求； ② 提高光生载流子效率（ 电子转换效率） 和提高载 流子迁移率。具体来说， 即通过深入研究有机太 阳电池能量损失机制， 优化材料以及器件结构， 创造出适合应用的价格低廉的太阳能电池。
• ２
常见柔性衬底太阳电池分类概述 硅基柔性薄膜太阳电池
• ２． １
• 柔性硅薄膜太阳电池的研究近几年受到越来越多的关注， 其中以非晶 硅以及非晶硅／微晶硅结电池的研究较多， 有关多晶硅柔性太阳电池 的研究较少。美国 ＫａｒｌＥｒｉｃｋｓｏｎ等利用电子回旋共振辅 助脉冲激光溅射方法在ＰＩ衬底上沉积微晶硅薄膜。该过程中在薄膜 表面产生 Ｈ 离子， 会促进薄膜在低温下晶化。美国 Ａ． Ｖｉｊｈ 首次报道了柔性三结非晶硅电池 组 件 的 制 备 过 程， 电 池 效 率 可 达 ９． ８％ 。德 国Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ大学 Ｍａｒｋｕｓ Ｂ等已 研制在５０μｍ的ＰＩ和ＰＥＴ衬底上制备非晶硅电池模型， 电池总 厚度只有 １５０μ ｍ ， 其概念型产品如图１所示。德国的 Ｍ． Ｎ．ｖａｎｄｅｎＤｏｎｋｅｒ等根据临时覆层的观念利用卷轴 系统制备非晶硅／微晶硅叠层电池， 效率为 ９．４％ 。日本 Ｉｃｈ ｉｋａｗａ 等利用等离子体增强化学气相沉积法在 ４ ０ ｃ ｍ×８ ０ ｃ ｍ 柔性衬底上制备了 ａ－Ｓｉ∶Ｈ 电池， 效率为９％。南开 大学张德贤等采用 ＲＦ－ＰＥＣＶＤ 方法在 ＰＩ 柔性衬底上制备 ｎ ｉ ｐ 型非晶硅薄膜太阳电池， 其光电转换效率为 ７．０９％ 。 在 ＰＥＴ衬底上的柔性非晶硅叠层太阳电池的转换效率为 ６． ０％
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