太陽(yáng)能電池的分類(lèi)及不同分類(lèi)狀態(tài)的研究

太陽(yáng)能電池按結晶狀態(tài)可分為結晶系薄膜式和非結晶系薄膜式(以下表示為a-)兩大類(lèi)，而前者又分為單結晶形和多結晶形。

　　按材料可分為硅薄膜形、化合物半導體薄膜形和有機膜形，而化合物半導體薄膜形又分為非結晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化鋅 (Zn 3 p 2 )等。

　　太陽(yáng)能電池根據所用材料的不同，太陽(yáng)能電池還可分為：硅太陽(yáng)能電池、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池、納米晶太陽(yáng)能電池、有機太陽(yáng)能電池，其中硅太陽(yáng)能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應用中居主導地位。

　 （1） 硅太陽(yáng)能電池

　　硅太陽(yáng)能電池分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池三種。

　　單晶硅太陽(yáng)能電池轉換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗室里最高的轉換效率為24.7%，規模生產(chǎn)時(shí)的效率為15%。在大規模應用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據主導地位，但由于單晶硅成本價(jià)格高，大幅度降低其成本很困難，為了節省硅材料，發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽(yáng)能電池的替代產(chǎn)品。

　　多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池與單晶硅比較,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實(shí)驗室最高轉換效率為18%,工業(yè)規模生產(chǎn)的轉換效率為10%。因此，多晶硅薄膜電池不久將會(huì )在太陽(yáng)能電地市場(chǎng)上占據主導地位。

　　非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池成本低重量輕，轉換效率較高，便于大規模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應，穩定性不高，直接影響了它的實(shí)際應用。如果能進(jìn)一步解決穩定性問(wèn)題及提高轉換率問(wèn)題，那么，非晶硅大陽(yáng)能電池無(wú)疑是太陽(yáng)能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。

　 （2） 多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池

　　多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池材料為無(wú)機鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。

　　硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規模生產(chǎn)，但由于鎘有劇毒，會(huì )對環(huán)境造成嚴重的污染，因此，并不是晶體硅太陽(yáng)能電池最理想的替代產(chǎn)品。

　　砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉換效率可達28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率,抗輻照能力強,對熱不敏感，適合于制造高效單結電池。但是GaAs材料的價(jià)格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。

　　銅銦硒薄膜電池（簡(jiǎn)稱(chēng)CIS）適合光電轉換，不存在光致衰退問(wèn)題，轉換效率和多晶硅一樣。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，將成為今后發(fā)展太陽(yáng)能電池的一個(gè)重要方向。唯一的問(wèn)題是材料的來(lái)源，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類(lèi)電池的發(fā)展又必然受到限制。

　 （3） 聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池

　　以有機聚合物代替無(wú)機材料是剛剛開(kāi)始的一個(gè)太陽(yáng)能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好，制作容易，材料來(lái)源廣泛，成本底等優(yōu)勢，從而對大規模利用太陽(yáng)能，提供廉價(jià)電能具有重要意義。但以有機材料制備太陽(yáng)能電池的研究?jì)H僅剛開(kāi)始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無(wú)機材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展成為具有實(shí)用意義的產(chǎn)品，還有待于進(jìn)一步研究探索。

　 （4） 納米晶太陽(yáng)能電池

　　納米TiO2晶體化學(xué)能太陽(yáng)能電池是新近發(fā)展的，優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡(jiǎn)單的工藝及穩定的性能。其光電效率穩定在10％以上，制作成本僅為硅太陽(yáng)電池的1/5～1/10．壽命能達到2O年以上。

　　但由于此類(lèi)電池的研究和開(kāi)發(fā)剛剛起步，估計不久的將來(lái)會(huì )逐步走上市場(chǎng)。

　　(5) 有機太陽(yáng)能電池

　　有機太陽(yáng)能電池，顧名思義，就是由有機材料構成核心部分的太陽(yáng)能電池。大家對有機太陽(yáng)能電池不熟悉，這是情理中的事。如今量產(chǎn)的太陽(yáng)能電池里，95％以上是硅基的，而剩下的不到5％也是由其它無(wú)機材料制成的。