第24讲+太阳能材料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,8,章 太阳能材料,第,1,节 透光材料,第,2,节 反光材料,第,3,节 吸收体材料,第,4,节 隔热材料,第,5,节 太阳能电池材料,概述,透光材料也称透明材料；在太阳能工程中大量使用透光材料有两类：,玻璃：太阳能工业基础材料，所有太阳能器件几乎都会用到,透明塑料：多用于工作温度为,3050,的低温太阳能器件，如太阳能温室工程、小功率太阳能电池组件的透明面板等，价格低廉，使用方便,太阳能器件对透光材料特性的要求主要有：,阳光透过率高，要求,=0.82,0.92,热辐射率低,机械性能好，能承受一定的风压、积雪、冰雹和投掷石子等外力冲击,耐天候性能好，长长期暴露在大气环境和阳光下工作时，性能无明显恶化,1.,无机透明材料,太阳能工程中常用的无机透明材料有：,平板玻璃（,SiO,2,70%,，,NaO,2,15%,，,CaO10%,，少量,Fe,2,O,3,）,硼硅酸盐玻璃（,SiO,2,75%,，,B,2,O,3,22%,，,Al,2,O,3,3%,）,铝硅酸盐玻璃（,SiO,2,60%85%,，,Al,2,O,3,2%25%,，,CaO,，,B,2,O,3,）,石英玻璃（,SiO,2,99%99.5%,）,1.,无机透明材料,玻璃的一般光学特性,透过率,透光材料的,吸收率,决定于材料自身的化学组成；,菲涅尔反射率,决定于透光材料的复合折射指数；,背反射率,是由透光材料体内与表面的不一致造成的，如灰尘、夹杂物、分散不溶相和微晶等,吸收率,透光材料的透过率,背反射率,菲涅尔反射率,1.,无机透明材料,玻璃的一般光学特性,玻璃的光谱透过率与含铁量：透过率主要取决于玻璃中的含铁量,含铁量越高，则玻璃的光谱吸收率越大，其厚度对透光率的影响也增大，从而导致降低其光谱透过率。在波长,2.7,m,处，透过率开始急剧下降，大约在,4.5,m,处，透过率降为零。,1.,无机透明材料,玻璃的一般光学特性,玻璃的光谱透过率与含铁量,当不知道玻璃的具体含铁量和透过率时，可以采用目测法粗略评定，其断面呈绿色为高铁玻璃，呈浅白色为低铁玻璃,1.,无机透明材料,玻璃的一般光学特性,影响玻璃光学特性的几个因素,1,）阳光入射角,当阳光入射角大于,60,o,时，玻璃的反射率 快速增大，而透过率则相应地快速降低，吸收率则几乎不受影响。,2,）表面状况：表面状况包括玻璃表面清洁度和风化情况。显然，表面越脏，风化越严重，则其透过率越低,3,）厚度：玻璃厚度约大，则其透过率也越低,1.,无机透明材料,玻璃钢化,玻璃钢化就是将玻璃加热至接近其软化点温度，再经急速均匀冷却；,通常钢化玻璃的抗击强度是普通玻璃的,45,倍，抗弯曲强度是普通玻璃的,3,倍；,由于玻璃钢化，相同情况下，透明盖板可以选用厚度较薄的玻璃，这样不但能提高透过率，而且可以减轻重量；,目前，太阳能工程中所用的玻璃部件，如透明盖板、反射镜面等都选用钢化玻璃。,2.,有机透明材料,太阳能工程中常用的有机透明材料有：,阳光透过率比较好的有机透明材料：聚苯乙烯（,PS,）、有机玻璃（,PMMA,）、聚丙烯酸酯类、聚四氟乙烯和有机硅聚合物等；,其它有较好透过率的有机透明材料：聚氯乙烯（,PVC,）、聚乙烯醇缩丁醛（,PVB,）、聚碳酸酯（,PC,）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（,PED,）、玻璃增强聚酯、聚氟化乙丙烯、聚乙烯、聚丙烯等,实际应用的有机透明材料成品有两类：板材和塑料薄膜,2.,有机透明材料,板材,常用的板材有玻璃纤维增强聚酯、有机玻璃、聚碳酸酯等，多用于制作各种透明盖板；,玻璃纤维增强聚酯俗称透明玻璃钢，采用玻璃纤维和环氧树脂制成。优点：强度和透过率都很高，用于制作太阳能热水器透明盖板，还可与箱体加工成一体；缺点：容易老化。,透明塑料薄膜,常用的透明塑料薄膜有聚氟乙烯和聚四氟乙烯，多用于太阳能温室工程；,聚氟乙烯和聚四氟乙烯薄膜均具有较高的透过率，重量轻，价格便宜；缺点是表面易于积尘而影响其透过率，软化点温度低，热膨胀系数较大,2.,有机透明材料,太阳能工程中常用的玻璃、塑料薄膜和塑料板的机械物理特性,第,8,章 太阳能材料,第,1,节 透光材料,第,2,节 反光材料,第,3,节 吸收体材料,第,4,节 隔热材料,第,5,节 太阳能电池材料,概述,在太阳能工程中，反光概念经常和聚光概念联系在一起。高性能的反射式聚光器需要有高性能的反光材料制作反射面。,聚光器对反光材料特性的要求：,1,）在太阳辐射波段范围内，具有很高的反射率；,2,）在长期紫辐照下，反射率衰减很小；,3,）具有较高的强度；,4,）制作工艺简便，成本低廉,1.,纯金属的反射率,通常纯金属具有很高的反射率,精磨的金属板表面、箔和金属镀膜，反射率都在,0.880.98,银和金的反射率很高，但银在波长,0.32,m,以下的反射率很低，最低只有,0.1,，金在波长,0.5,m,以下的反射率也很低，最低只有,0.3,；,铝的反射特性更为优越，铝对全波长都具有很高的反射率。由于铝材具有加工方便，来源充足，价格低廉，光谱反射性能优越等优点，太阳能工程中大多采用金属纯铝制作各种反光表面。,2.,太阳能工程中常用的几种反射表面,玻璃镜面：,以玻璃为基材，在其正面或背面沉积纯金属膜层，然后再在金属膜层上镀一层保护层，即成玻璃镜面。太阳能工程中常用的玻璃镜面，均为镀纯铝膜层；,根据镀铝层沉积面不同，玻璃镜面可分为背面镜和表面镜,2.,太阳能工程中常用的几种反射表面,玻璃镜面：,表面镜：镜面反射层沉积在玻璃基底的上表面，然后蒸镀一层很薄而透过率极高的陶瓷保护层，最后再涂加一层保护膜。入射阳光经镜面直接反射，故称为表面镜；,背面镜：镜面反射层沉积在超白玻璃的背面。反射层外在黏结一层钢化玻璃作保护层，构成双层玻璃镜面。入射到背面镜上的阳光，小部分被玻璃表面反射，其余大部分透过玻璃到达反射层，经反射再透过玻璃投射出去。这样，光线两次出入超白玻璃，加大了吸收损失,比较,：采用相同材料制作的表面镜和背面镜，表面镜的反射率高于背面镜。但表面镜反射层的保护膜长期暴露在大气中，易于受损和老化，故其使用寿命低于背面镜；但背面镜加工工艺更为复杂，价格也更高。,2.,太阳能工程中常用的几种反射表面,真空镀铝聚酯薄膜,在厚度为,0.1mm,的聚酯薄膜上镀一层纯铝，再在镀铝层表面涂上一层有机硅树脂保护层，保护纯铝层不受氧化，聚酯薄膜的背面涂一层压敏胶。使用时，将其贴在加工成型的表面上，即成反光表面；,真空镀铝聚酯薄膜的反射率一般大于,0.8,，重量轻，使用方便，易于维修，但抵御恶劣天气环境的能力较差，对用户的日常维修要求较高；目前多用于制作各种太阳灶的反光灶面,不锈钢抛光表面,通常出厂时表面就比较光洁，可直接使用，不必再做进一步表面抛光处理，反射率在,0.6,左右，如真空管太阳能热水器的反射板,第,8,章 太阳能材料,第,1,节 透光材料,第,2,节 反光材料,第,3,节 吸收体材料,第,4,节 隔热材料,第,5,节 太阳能电池材料,概述,光热转换对吸收体材料性能要求主要有：,导热性能好,机械强度高,耐腐蚀性能良好，与工质具有好的相容性而不产生腐蚀,良好的耐天候性能,加工性能好，便于批量生产,来源丰富，价格低廉,太阳能光热转换中，集热器的吸热体多采用金属、玻璃或塑料制作。,1.,金属,铜和铝,太阳能平板集热器的吸收体，在发展的初期，多采用镀锌钢板制作，长期与水接触会产生腐蚀；,随后的发展中陆续改用铜、铝和不锈钢板,铜：性能良好、价格昂贵；目前我国生产的平板热水器，多采用铜翅片管，应用高频焊接技术将薄铜板对薄壁铜管焊接而成；,铝：与水接触，有腐蚀性,铜铝复合结构：综合性能较好。如平板集热器中常用的铜铝复合翅片管，在铝管中胀入薄层铜皮，获得两种材料的优势互补,耐热不锈钢,太阳能热动力发电站高温集热装置的吸收体，多用厚壁耐热不锈钢管，如,Incoloy 800.,2.,玻璃,硼硅酸盐玻璃：目前我国商品化生产的玻璃真空集热管，大量采用硼硅酸盐玻璃制作，牌号,BJTY8032,，壁厚,1.6mm,，即硼硅玻璃,3.3”,平板吸热玻璃：平板吸热玻璃的含铁量较高，,Fe,2,O,3,的含量多在,0.5%,以上，厚度在,35mm,，用用于太阳能空气加热器中作吸热板,3.,黑色塑料,太阳能热水器发展的早期，曾经采用黑塑料桶制作闷晒式太阳能热水器。（典型尺寸：直径,120150mm,，长,15001800mm,，壁厚,11.5mm,）,塑料的优点：质量轻、加工方便、成本低廉；缺点：耐热性较差、导热系数小、易于老化；,近年来随着全玻璃真空管的快速发展与普及，黑色塑料已很少采用。,第,8,章 太阳能材料,第,1,节 透光材料,第,2,节 反光材料,第,3,节 吸收体材料,第,4,节 隔热材料,第,5,节 太阳能电池材料,概述,隔热材料也称绝热材料，通称保温材料，是太阳能利用中不可缺少的工程材料之一；,太阳能利用对隔热材料性能的要求主要有：,1.,聚氨酯泡沫,目前，太阳能热水器的水箱普遍使用聚氨酯泡沫做保温层，它由聚氨酯发泡而成，实质上是一种化学反应，整个工艺过程经历发泡和熟化两个阶段，在热水器厂家现场发泡。优点：导热系数小、质量轻、整体保温性能好。,发泡阶段：,将聚氨酯（白料）和异氰酸酯（黑料：粗,MDI,）两种液体化工产品，按,1:1,的配比混合均匀后，在一定的温度下采用高压无气灌注设备灌注到水箱夹层内；,在正确的工艺温度（保证发泡质量的关键，以,2030,为宜,）和原料配比下，经过充分化学反应，生成的聚氨酯泡沫将均匀填满水箱夹层空间,熟化阶段：,泡沫固化后，在一定温度下放置，使化学反应完全，性能最佳,2.,其它隔热材料,玻璃纤维,有无碱、低碱和含碱三种，,含碱玻璃纤维能被水溶解出碱性溶液、腐蚀集热器部件，故必须选用无碱玻璃纤维,玻璃纤维的导热系数很小，保温性能好，安全使用温度高，但其导热系数随其密度的不同相差很大，实际装配时，应保证隔热层密度均匀一致。,矿渣棉,导热系数小，保温性能好，安全使用温度高。安装时应注意保持合理密度,2.,其它隔热材料,膨胀珍珠岩,导热系数小，保温性能好，安全使用温度高。为便于装配，通常制成膨胀珍珠岩制品，根据不同使用场所，预制成不同形状,稻草和锯末,导热系数小，保温性能较好。在农村价低易得，可广泛使用，使用中应注意防潮、防腐,太阳能工程中常用的隔热材料,第,8,章 太阳能材料,第,1,节 透光材料,第,2,节 反光材料,第,3,节 吸收体材料,第,4,节 隔热材料,第,5,节 太阳能电池材料,1.,晶体硅太阳电池材料,晶体硅电池是最成熟、工业化程度最高、应用面最广和产量最大的太阳电池。,太阳能级硅材料：可能制造光伏转换效率达到,10%,的太阳能电池的廉价高纯硅材料,直拉单晶硅，铸造多晶硅（,p,-Si,），带硅，多晶硅薄膜,硅砂 硅铁（冶金硅）三氯氢硅 精馏除杂 多晶硅,焦炭 盐酸 纯化,H2,还原,1.,晶体硅太阳电池材料,单晶硅,（实验室效率,25%,）,：,直拉法生产工艺,区融,法生产工艺,1.,晶体硅太阳电池材料,多晶硅（实验室效率,20.5%,）,浇铸法,直接熔融定向凝固法,在一个坩锅内将硅原材料熔化，然后浇铸在另一个经过预热的坩锅内冷却，通过控制冷却速率，采用定向凝固技术制备大晶粒的铸造多晶硅,在坩锅内直接将多晶硅熔化，通过坩锅底部的热交换等方式，使熔体冷却，采用定向凝固方法制造多晶硅,在国际上已很少使用,在国际产业界得到广泛应用,二者无本质区别，只是采用一只或两只坩锅。,直熔法布里奇曼法热交换法,2.,非晶硅太阳电池材料,非晶硅（,amorphous Si,-Si,）,也称无定形硅，由于材料消耗少，易于大规模生产而受到重视，是目前实际应用量较大的薄膜电池。,理论效率可达,18%20%,，实际效率可达,13%15%,。,2.,非晶硅太阳电池材料,特点：,具有较高的光学吸收系数，在,0.3150.75,m,的可见光波长范围内，此系数比单晶硅高一个数量级。因此，很薄（,1,m,左右）的,-Si,就能吸收大部分的可见光；,-Si,的禁带宽度（,1.52.0eV,）比硅,（,1.12eV,）大，与太阳光谱有更好,的匹配；,制备工艺和设备简单，沉积温度低,（,300C,o,左右），能耗低,-Si,中可能有孪生复合，机理尚不清楚,空穴扩散长度小且空穴迁移率低,最佳结构和工艺尚未确定，电池的填充因子较低,在太阳光长期照射下性能有下降，,光致衰减,2.,非晶硅太阳电池材料,非晶硅制备方法,辉光放电法,反应溅射法,低压化学气相沉积法,电子束蒸发法,热分解硅烷法,3.,化合物半导体太阳电池材料,GaAs,及其三元化合物半导体材料（,III-V,族化合物半导体）,聚光太阳电池,CdTe,和,CdS,薄膜材料（,II-VI,族化合物半导体）,C,u,I,n,S,e,2,(CuInS,2,),薄膜材料（三元化合物半导体）,4.,太阳电池材料、结构与新概念,太阳能电池的发展要求,:,廉价、高效,降低现有电池生产成本，主要是降低原材料与能耗的成本,。,1,）发展低成本硅材料制备技术，如发展薄的晶硅衬底电池制备技术，持续减小衬底厚度，由,400450,m,（,20,世纪,80,年代）,350400,m(,20,世纪,90,年代,),150220,m(,当前,),100150,m,（,2020,年）,2,）发展低温的低成本制备薄膜电池技术，在廉价的玻璃衬底或柔性衬底上制备各类薄膜电池，如硅基薄膜（非晶硅、微晶硅）电池、铜铟（镓）硒电池、碲化镉电池和染料敏化电池、有机太阳电池等；,4.,太阳电池材料、结构与新概念,提高太阳电池的光电转换效率，提高电池性价比,1,）第一代电池，晶体硅技术，工艺成熟是目前市场主角，成本较高；,2,）第二代电池，薄膜电池技术、虽转换效率较低，但是低温工艺，耗材少，成本明显降低，有可能到,1,美元,/W,以下；,3,）第三代电池，高效薄膜技术，如将效率提高到,20%,以上，电池成本将可大幅降低,电池组件效率低于实验室效率，可通过改进工艺，缩小二者间的差距十分必要,M.Green,4.,太阳电池材料、结构与新概念,提高电池效率的基本出发点：,充分吸收太阳光谱，尽可能实现电池吸收光谱与太阳光谱的匹配,，,充分利用每个光子的能量，提高每一个光子所做的输出功,通过光子能量的再分布，拓展电池吸收光谱范围,4.,太阳电池材料、结构与新概念,材料选择：重点需要考虑,能隙宽度：最佳范围,1.01.7eV,，如过大则太阳辐射不能激发光生载流子，如果小则过多的光能被消耗而未被转换为电能，限制电池开路电压上限；,能隙类型：,直接能隙,（对各种能量的光子均有较大的吸收系数）和间接能隙；,少子寿命（扩散长度）：直接影响收集效率及短路电流,迁移率和电导率：直接影响电池内部串联电阻及结深，间接影响光谱响应,光学吸收系数：吸收系数大可制成薄膜电池，省材料,光学折射率：与减反射膜的材料选择有关，影响效率,4.,太阳电池材料、结构与新概念,结构：指,p-n,结类型、形状尺寸、电极形状大小及减反射膜材料和厚度,基本结构：常规同质结、异质结、肖特基结,改进型结构：,MIS,结构、,SIS,结构、异质面结构、,pin,结构、集成电池,多结电池：光谱分光电池、单片式级联太阳电池（叠合电池）、垂直多结电池,4.,太阳电池材料、结构与新概念,新概念光伏器件,以充分吸收太阳光谱为主的多能带电池，包括如,多结叠层电池,，,中间带电池,，通过光子能量的上转换和下转换改变入射光子的能量分布以利于电池对光的充分吸收,提高每个光子的转换功率，如以提高输出电压为特点的,热载流子电池,，以提高输出电流为目的的,碰撞离化电池,建立在,热光电和热光子,基础上的光电,转换器,染料敏化太阳电池,发展历史,1837,年，,Vogel,发现用染料处理过的卤化银颗粒的光谱响应从,460nm,拓展到红光甚至红外光范围（全色胶片）,1968,年开始系统研究光诱导有机染料与半导体之间的电荷转移反应，提出染料敏化半导体在一定条件下产生电流的机理，成为光电化学重要基础,20,世纪,70,年代，,Fujishima,与,Honda,发现,TiO,2,光解水效应,20,世纪,80,年代，有机染料与半导体薄膜间光敏化作用研究大量报道，但光电转换效率仍很低，,1%,以下,1991,年,Gratzel,将高比表面积的纳米多孔,TiO,2,电极代替传统的平板电极引入染料敏化电池研究，取得突破性进展,目前，染料敏化电池光电转换效率已超过,11%,染料敏化太阳电池,结构和组成,导电基底材料（透明导电电极）,纳米多孔半导体薄膜,染料光敏化剂,电解质,对电极,染料敏化太阳电池,结构和组成,导电基底材料（透明导电电极）：分为光阳极材料和光阴极材料，作用为收集和传输从光阳极传输过来的电子，并通过外电路传输到光阴极并将电子提供给电解质中的电子受体。,目前用作导电基底材料的有透明导电玻璃（,TCO,）、金属箔片、聚合物导电基底材料等。一般要求导电基底材料的方块电阻越小越好，光阳极和光阴极至少要有一种是透明的，透光率一般在,85%,以上。,染料敏化太阳电池,结构和组成,纳米多孔半导体薄膜：主要是纳米,TiO,2,多孔膜，作用是吸附染料光敏化剂，并将激发态染料注入的电子传输到导电基底。,除,TiO,2,外，适合做光阳极半导体材料的还有,ZnO,、,Nb,2,O,5,、,WO,3,，,Ta,2,O,5,、,CdS,、,Fe,2,O,3,和,SnO,2,等,主要制备方法：化学气相沉积、粉末烧结、水热反应、,RF,射频溅射、等离子喷涂、丝网印刷和胶体涂膜等。制备纳米,TiO,2,多孔薄膜主要用溶胶,-,凝胶法,染料敏化太阳电池,纳米多孔半导体薄膜一般应具有以下显著特征,1,）具有大的比表面积，使其能够有效地吸附单分子层染料，更好地利用太阳光；,2,）纳米颗粒和导电基底以及纳米半导体颗粒间应有很好的电学接触，使载流子在其中能有效传输，保证大面积薄膜的导电性；,3,）电解质中的氧化还原电对（一般为,I,3,-,/I,-,）能够渗透到纳米半导体薄膜内部使氧化态染料能有效再生,染料敏化太阳电池,结构和组成,染料光敏化剂,：是影响电池对可见光吸收效率的关键，其性能优劣直接决定光利用效率和光电转换效率。一般应具备以下条件：,1,）具有较宽的光谱响应范围，其吸收光谱尽量与太阳的发射光谱相匹配，有高的对太阳光的吸收系数；,2,）应能牢固地结合在半导体氧化物表面并以高的量子效率将电子注入导带中,3,）具有高的稳定性，能经历,10,8,次以上氧化,-,还原循环，寿命相当于在太阳光下运行,20,年或更长,4,）氧化还原电势应高于电解质电子给体的氧化还原电势，能够迅速结合电解质中的电子给体而再生,卟啉和第,VIII,族,Os,和,Ru,等多吡啶配合物,能很好满足上述要求,染料敏化太阳电池,结构和组成,电解质,：作用是在光阳极将处于氧化态的染料还原，同时自身在对电极接受电子并被还原，已构成闭合循环回路。可分为三大类：,1,）液态电解质：中试规模试验成功，有望近期投入工业化和商业化生产,2,）固体电解质,:,3,）准固态电解质：,染料敏化太阳电池,结构和组成,对电极（光阴极或反电极）,：是在导电玻璃等导电基底上沉积一层金属铂或碳材料，作用是：,1,）收集从光阳极经外电路传输过来的电子并将电子传递给电解质中的电子受体使其还原再生完成闭合回路,2),加速电解质中氧化,-,还原电对与阴极电子间的电子交换速度，起到催化剂的作用,目前最常用的对电极材料为铂和碳。铂可以大大提高电子的交换速度，并能提高太阳光的利用效率。制备方法主要有：电子束蒸发、,DC,磁控溅射等,染料敏化太阳电池,工作原理,染料敏化电池模仿绿色植物光合作用把自然界中的光能转换为电能,三明治结构：光阳极,+,液体电解质,+,光阴极,光阳极中电极主要材料,TiO,2,带隙为,3.2eV,，不吸收可见光。当,TiO,2,表面吸附一层具有很好吸收可见光特性的染料敏化剂时，基态染料吸收光后变为激发态，接着激发态染料将电子注入到,TiO,2,的导带而完成载流子的分离，在经过外部回路传输到对电极，电解质溶液中的,I,3,-,在对电极上得到电子被还原成,I,-,，电子注入后的氧化态染料又被,I,-,还原成基态，,I,-,自身被氧化成,I,3,-,，从而完成整个循环。,染料敏化太阳电池,工作过程,染料受光激发由基态,S,跃迁到激发态,S*,S+hv S*,激发态染料分子,S*,将电子注入半导体导带,cb,中,S*S,+,+e,-,(cb),倒带电子与氧化态染料的复合,S,+,+e,-,(cb)S,导带电子与,I,3,-,离子的复合,I,3,-,+2 e,-,(cb)3I,-,导带电子在纳米薄膜中传输至导电玻璃导电面,(bc,背接触面,),，然后流入到外电路,e,-,(cb)e,-,(bc),I,3,-,离子扩散到对电极上得到电子变成,I,-,离子,I,3,-,+2 e,-,3I,-,I,-,还原氧化钛染料而使染料再生完成整个循环,3I,-,+2 S,+,2S+I,3,-,染料敏化太阳电池,染料敏化电池正常工作应满足的条件：,光敏化染料分子能够在较宽的光谱范围内吸收太阳光，尽可能充分利用太阳能,染料分子的激发态能级与半导体的导带底能级相匹配，尽可能减少电子转移过程中的能量损失,电解质中的氧化还原电位和染料分子的氧化还原电位能级匹配，保证染料分子通过电解质中的电子给体或空穴材料中的电子再生,多结太阳电池,基本思想：采用不同禁带宽度的电池组合成新的结构来拓展电池对太阳光谱的吸收范围，以实现电池的高效率。,Spectrolab,制备的,GaInP/GaInAs/Ge,三结叠层电池在,240,太阳下（,24W/cm,2,）效率达到,40.7%,是当前各类电池记录之冠,还可用于相对廉价的非晶硅和非晶锗硅合金薄膜电池,热载流子太阳电池,将高能量光子激发产生的热载流子直接输出，以充分利用热载流子能量，获得高的电压输出,加快载流子抽出或减缓载流子与声子相互作用的热化程度，可使载流子在较高能态下被抽出，从而获得较高的开路电压；,较高能量的热载流子与晶格碰撞电离，产生量子效率大于,1,的离化结果，输出较大电流（碰撞电离电池）,中间带及多能带太阳电池,在单一材料的价带、导带能隙之中引入一个中间能带,E,i,。,该中间能带或能级可以是杂质带、孤对电子带或低维超晶格形成的多能带结构,中间能带的作用是提供光子的多个吸收通道，除了通常的从价带到导带能量的光吸收外，电子还可以吸收一个能量为,hv,2,(,hv,1,hv,2,E,i,-E,v,),的光子从价带跃迁到第,i,个中间带，该中间带内的电子吸收一个能量为,hv,3,(hv,2,hv,3,E,C,-E,i,),的光子后再激发到导带。这样二个低能的光子通过接力的跃迁方式，使一个电子从价带激发到导带，扩展了电池的红外吸收，增加电流输出。,热光伏电池（,Thermophotovoltics,TPV,）,基本思想：,太阳并不直接辐照到电池上，而是辐射到一个吸收体,吸收体受热后，依一定的波长再发射到电池，实现光电转换，解决高能量光子的能量大部分给晶格浪费掉的问题；,吸收体即被加热同时又发射光子，称之为受热吸收,/,发射体,.,5.,太阳电池封装材料,晶硅,PV,组件封装：硅太阳电池作为电源使用需将若干个电池片串联、并联连接并严密封装成组件,硅材料脆而薄、已损坏、需保护；,电极材料如暴露在大气环境易腐蚀；,硅电池片工作电压远不能满足一般用电设备电压需要,晶硅,PV,组件要求,:,有一定的标称工作电压、电流和输出功率,使用寿命长：,15,年以上,有足够机械强度：可经受震动冲击,组合引起的电性能损失小,制造成本低,5.,太阳电池封装材料,晶硅,PV,组件：,平板式组件,胶封式组件,建筑集成组件,5.,太阳电池封装材料,平板式,PV,组件：,上盖板,：覆盖在硅,PV,组件的迎光面上，构成组件最外层，要求透光率高、坚固，起到长期保护电池作用。,常用材料：,钢化玻璃（钢化超白布纹玻璃）,、聚丙烯,酸类树脂、氟化丙烯乙烯、透明聚酯、聚碳脂等,粘结剂,：一般要求在可见光范围内具有高透光性、弹性、良好的电绝缘性，适用自动化组件封装。常用材料：,室温固化硅橡胶,、氟化乙烯丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、透明双氧树脂、聚醋酸乙烯等；,底板,：要求具有良好的耐候性、层压温度下不起任何变化、与粘结材料结合牢固。可用材料：,TPT,、铝合金、有机玻璃、钢化玻璃等；,边框,：保护固定组件。材料用不锈钢、铝合金、橡胶等,