太阳能电池及材料研究

刘伟

吉林省柳河县工业和信息化局 吉林柳河 135300

太阳能资源是一种可再生能源，相对于其他能源来说，太阳能的使用较为丰富，并且使用过程中并不会对环境造成污染，属于一种清洁能源。这种能源的使用是将太阳光予以转化，形成电能，这种能源的使用发展速度较快，并且具有较强的活力。针对太阳能电池的类型予以研制和开发，是现阶段符合社会趋势的内容，并且太阳能资源的使用具有较为显著的优势，其与风能、水能等资源相比，对未来的电力供应具有关键性的作用。针对太阳能资源的制作使用的电池材料较为多样，对不同的材料性质进行分析，使用最佳效率的材质，以此降低换进污染，促进工业化生产。

1 关于硅系太阳能电池分析

1.1 关于单晶硅太阳能电池分析

在这一系列的太阳能电池中，使用单晶硅太阳能电池转换效率较高，并且使用的技术也较为成熟[1]。其中高性能单晶硅电池使用具有一定限定条件其需要在高质量的材料以及相对较为成熟的加工处理工艺基础上进行制作。现阶段，针对单晶硅制作的电池工艺技术逐渐成熟，并且在实际制作过程中，主要采用表面织构化，以及发射区钝化等技术，主要开发的电池种类有平面单晶硅电池等。针对这一材质的是由优势为转化效率较高，并且对这一部分予以提升的主要方式为针对单晶硅表面的微结构处理，进行分区掺杂工艺。针对这一部分的研究，德国针对太阳能系统研究中保持着较为先进的技术，并且研究中使用光刻照相技术，实现电池表面的织构化，形成倒金字塔结构，并且在其表面将氧化物的钝化层以及两层减反射涂层予以结合[2]。

单晶硅电池的转化效率在多样化的电池种类中，是具有显著优势的，并且在现阶段的大规模使用过程中，占据着重要位置。但是其具体使用过程中，单晶硅材料价格以及具体工艺较为繁琐，因此其价格较高，对这一材料的成本予以降低是较为困难的。目前，出于节省高质量材料的目的，对单晶硅电池产品进行替代，以此太阳能资源的有效应用是十分重要的。

1.2 关于多晶硅太阳能电池分析

一般情况下使用的晶体硅太阳能电池的厚度控制在350-450um，主要是由高质量的硅片予以制成，这种材质的使用是通过提拉或者是浇铸之后进行切割而成，这种方式对于硅材料的消耗更加严重，因此出于节省材料的目的，使用多晶硅薄膜，这种材质其晶粒较小，并且最开始并不能制作成具有价值的太阳能电池。针对这一情况，相关人员进行更加深入的研究，现阶段，进行多晶硅薄膜的制备主要是使用化学气相沉淀法，对这一工艺进行更加有效的利用，以此制备多晶硅薄膜电池。

这种材质的电池，使用的硅材料较单晶硅数量要少，并且没有无效衰退的为题出现，可以使用更加廉价的成本材料，因此，制作成本远远低于单晶硅，并且制作效率要高于单晶硅[3]。因此，针对多晶硅薄膜太阳能电池的发展，其在太阳能市场中会逐渐占据重要位置，发展前景较为可观。

1.3 关于非晶硅薄膜电池分析

针对太阳能电池的开发，其中较为关键的部分是对转换效率予以提高以及降低制作成本。使用非晶硅薄膜太阳能电池，其制作成本较低，因此，相比于其他材质来说，可以实现大规模生产，逐渐受到人们的重视，并且发展较为迅速。针对非晶硅材质的研究在上世纪已经开始，目前，已经有一部分公司制作非晶硅薄膜电池。这种材质作为太阳能的材料之一，其使用优势较为显著，并且其具有光学间隙，因此材料本身会对太阳辐射光谱的长波区域并不清晰，对其转换效率予以限制[4]。这种情况影响下，本身的光电效率会伴随着光照时间延长逐渐衰退，也就是所谓的光致衰退效应，造成电池性能出现不稳定性。针对这一问题的解决是对叠层太阳能电池予以制备，以此对转换效率予以提高，提高电池使用的稳定性。首先，通过这一方式的使用可以将不同禁带宽度材料进行组合，以此对光谱的响应范围进行提高；电池的第一层较薄，因此光照产生的电场强度产生的变化并不大，对一层中光生载流子进行抽出，降低衰退效应。

使用非晶硅太阳能电池，其优势是具有较高的转换效率，以及低成本和轻质量，并且针对这一方向的研究具有较大的发展潜力。但是其在使用过程中存在较大的不稳定性，对其实际应用效果具有较严重的影响。对非晶硅薄膜电池的稳定性问题予以解决，提高其转换效率，其将是太阳能电池领域中的重要产品之一[5]。

2 结语

现阶段，针对太阳能资源的使用是十分重要的，对我国社会经济发展也会产生积极影响，有利于资源节约型社会建设。在太阳能资源的使用中，将资源进行转化以及储存是十分重要的，因此其电池的使用需要具备高转换率以及低成本的要求，针对目前使用的硅系电池，对其转换效率进一步提高具有一定难度，因此，其之后的研发重点就是在对新材料进行开发的基础上，降低其成本。现阶段，对硅材料的使用需要技术的支持，以此对成本进行降低，对太阳能资源的合理利用具有积极意义。