大面积低价长寿命太阳电池关键科学和技术问题的基础研究.doc

大面积低价长寿命太阳电池关键科学和技术问题的基础研究

★项目简介：

        随着我国国民经济的快速发展，能源紧张对经济发展的制约、日常生活的影响和社会发展的稳定已经呈现出来。太阳电池可直接将太阳能转变成电能。大规模的光伏发电，近期可解决我国广大中西部无电地区居民的能源问题，是使这些地区走出能源困境的根本出路。从长远来看，如果太阳电池成本降至10元/峰瓦，则其性能价格比与常规能源相当，对改变我国能源结构具有重要意义。 前期973 (2000年至2005年，G2000028200)项目，针对硅基薄膜太阳电池和染料敏化太阳电池，在低价、长寿命基础研究方面取得了突破性进展，薄膜太阳电池的优越性已得到了充分体现。
前期973项目资助的研究成果以及当前国内外发展趋势表明，解决薄膜太阳电池产业化中的科学与技术瓶颈，是本次973项目的重要任务。为此提出如下关键科学问题： 1.大面积电池中材料制备及其工艺参数的确定 2.大面积电池制造过程中的关键设备研制与制备技术实现 3.电池退化机理研究与提高稳定性的途径 上述关键科学问题的解决，将为薄膜太阳电池下一步走向产业化打下基础，同时将获得系列自主知识产权的专利和技术。本项目主要研究内容： 1.优质微晶硅薄膜高速沉积的生长机制，及其可控制备研究。 2.高速沉积微晶硅材料特性的调控及对高效电池性能影响的对应关系，高效电池微腔结构优化设计与实现。 3.新型硅薄膜太阳电池规模化生产中关键非标PECVD系统的设计与实现，大面积等离子体均匀生成及其可控技术的研究，大面积高速沉积硅基薄膜材料沉积技术的获得。 4.高速沉积微晶硅薄膜及其电池光致变化及自然衰退内在联系和形成的物理机制，以及降低电池衰退率的途径。 5.染料敏化太阳电池体系中界面特性的研究，体系中导电玻璃/纳米多孔TiO2薄膜/染料/电解质/反电极之间的关系、界面间的特性对电池性能的影响。 6.新型电解质体系结构与性能的研究，研究具有高离子迁移率的新型电解质体系，设计合成新型固体和（准）固体、离子液体及离子液体高分子电解质体系。 7.在实验室研究基础上，获得低价批量生产染料敏化太阳电池材料的工业化制造技术。 8.大面积染料敏化太阳电池制造技术和稳定性与实用化的研究，研究从小面积电池放大到大面积电池过程中所产生的各种关键制造技术，以及电池实用化中的各种问题。 通过本项目五年的实施，将达到的总体目标是： 1.前沿的基础研究成果：全面揭示薄膜太阳电池光电子转换、输运和复合机理；建立宏观沉积条件控制与高速制备、大面积器件质量级微晶硅薄膜之间的内在联系；研究多层优化结构的高效硅基薄膜太阳电池的低成本制备技术及其稳定机制；揭示并阐明染料敏化太阳电池中影响电池效率和电池稳定性的因素，为大面积、低成本、长寿命薄膜太阳电池的规模化生产提供科学依据和技术基础。 2. 高水平技术研究结果： 获得使用寿命20年以上，工业制作成本10元/峰瓦以下，大面积均匀、稳定的薄膜太阳电池制备技术，为下一步产业化提供坚实技术基础。 获得高速沉积、面积为100cm2、效率达10-12%的硅基薄膜太阳电池组件及其实用化的技术方案；提出高速沉积的高效叠层电池效率衰退率低于10%的技术途径；完成新型硅薄膜太阳电池规模化生产中关键非标PECVD系统的研制以及大面积电池制备的实用化关键技术，为产业化设备的国产化和新型技术转移提供技术支持。 提出影响染料敏化太阳电池稳定性的因素和解决方法，提出提高大面积染料敏化太阳电池效率的途径，获得面积10cm2以上电池的转换效率达到9%，面积300cm2电池效率达7%，实用化电池效率达到6%；完成0.5MW染料敏化太阳电池中试生产线建设中所面临的工业制造技术，完成未来工业化生产中部分原材料国产化和部分中试设备的研制。根据上述研究内容和总体研究目标，拟优化的设置课题： 1.高速优质微晶硅薄膜制备技术及其生长机理研究 2.低成本硅薄膜太阳电池制造技术研究 3.制备大面积硅薄膜电池的产业化关键技术研究 4.高速沉积硅薄膜太阳电池稳定性研究 5.新型离子液体、高分子电解质体系的设计、合成及机理研究 6.固态染料敏化太阳电池的研究 7.染料敏化太阳电池关键材料的基础研究 8.染料敏化太阳电池产业化制备关键技术的研究本项目经费预算：申请从专项中支出的总预算：3000 万元。

★项目专家组：
姓名
单位
戴松元
中国科学院合肥物质科学研究院
耿新华
南开大学
王孔嘉
中国科学院合肥物质科学研究院
陈光华
北京工业大学
林安中
北京有色金属研究总院
刘洪图
中国科学技术大学
李庆霖
中国科学院兰州化学物理研究所

★课题设置：
编号
名称
负责人
主要承担单位
2006CB202601
高速优质微晶硅薄膜制备技术及其生长机理研究
刘丰珍
中国科学院研究生院
2006CB202602
低成本硅薄膜太阳电池制造技术研究
耿新华
南开大学
2006CB202603
制备大面积硅薄膜电池的产业化关键技术研究
赵颖
南开大学
2006CB202604
高速沉积硅薄膜太阳电池稳定性研究
曾湘波
中国科学院半导体研究所
2006CB202605
新型离子液体、高分子电解质体系的设计、合成及机理研究
林原
中国科学院化学研究所
2006CB202606
固态染料敏化太阳电池的研究
孟庆波
中国科学院物理研究所
2006CB202607
染料敏化太阳电池关键材料的基础研究
戴松元
中国科学院合肥物质科学研究院
2006CB202608
染料敏化太阳电池产业化制备关键技术的基础研究
王孔嘉
中国科学院合肥物质科学研究院