物理化学研究方法1专题省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.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,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,什么是物理化学,化学,是研究物质组成、结构、性质、分子间相互作用及其原子或原子团重新组合规律性等方面一门学科。,物理化学,是依据物理现象和化学现象之间相互联络来研究物质改变规律一门学科。,物 理 现 象,化 学 反 应,（,力、热、光、电,）,物 理 化 学,联络,第1页,物理化学目标和内容,物理化学,从研究化学现象和物理现象之间相互联络入手，借助数学和物理学理论从而探求化学改变中含有普遍性包含宏观到微观基本规律（平衡规律和速率规律）。在试验方法上主要采取物理学中方法作为化学理论基础，物理化学主要由化学热力学、统计热力学、化学动力学、结构化学四大支柱组成。,第2页,物理化学目标和内容,研究内容,：,(1),化学热力学,研究,化学改变过程（包含相变过程）能量转换及化学改变方向和程度问题（,分析有没有可能）,；,(2),化学动力学,研究化学反应速率和机理问题及影响速率原因（,分析能否实现）,；,(3),物质结构,物质性质与其结构之间关系问题（,分析其内在原因）,第3页,物理化学研究方法,物理化学,是自然科学中一个独立分支，所以普通科学研究方法对物理化学也是适用。但因为它研究对象特殊性，还有其特殊研究方法，这些方法是建立在理论物理方法基础之上，如：,1.热力学方法,2.统计力学方法,3.量子力学方法,4.动力学方法,归纳：从个别到普通。,演绎：从普通推论到个别。,第4页,热力学方法,是宏观方法，其研究对象是由 众多质点组成,宏观体系,，它以热力学三大定律为基础，用一系列体系宏观性质（热力学函数）及其变量描述体系从始态到终态宏观改变，而,不包括改变细节和速率,。经典热力学方法只适合用于平衡体系。,第5页,热力学第一定律,在能量转化过程中,能量既不被毁灭,也不会被产生,只能从一个形式转变为另一个形式,且不一样形式能量在相互转化时永远是数量相当。,热力学可逆过程不一样于可逆化学反应,热力学可逆过程是科学抽象,实际中不存在,但其含有主要理论意义,且有些实际过程可近似视为能够以可逆方式实现。,第6页,太阳能利用包括技术问题很多，但依据太阳能特点，含有共性技术主要有四项，即太阳能采集、太阳能转换、太阳能贮存和太阳能传输，将这些技术与其它相关技术结合在一起，便能进行太阳能实际利用-光热利用、光电利用和光化学利用。,太阳能利用,第7页,热力学第二定律和第三定律,热力学第二定律是描述热量传递方向。分子有规则运动机械能能够完全转化为分子无规则运动热能；热能却不能完全转化为机械能。,“不可能使一个物体冷却到绝对温度零度。”这就是,热力学,第三定律,。,第8页,低熵经济,“熵”原为一物理学概念，指“可用能量消耗”，或某一系统中存在一定单位“无效能量总和”与“不能再被转化做功能量总和测定单位”。20世纪70年代，日本物理学家槌田敦将描述转化方向“熵增加原理”引入对社会经济系统研究。,熵理论已在经济学界得到广泛认同和接收。在内涵“可连续发展”意蕴方面，低熵化发展模式与熵理论含有内在一致性。,在低熵化发展模式逐步取代传统发展模式过程中，一味追求高速度和高增加传统GDP，必定让位于考虑资源和环境原因“绿色GDP”和关照人自由与发展“人文GDP”。,第9页,杨振宇翁帆:我们已经慢慢学会观赏彼此,杨振宁：讨论结婚时，我跟翁帆说，未来我不在了，我赞成你再结婚。她说：“我当然不会，你怎么能够这么讲！”但我话是有哲理。人生非常复杂，没有绝正确对与不对。我告诉她，赞成你未来再结婚，是年纪大杨振宁讲；年纪轻杨振宁，希望你不再结婚。,第10页,统计力学方法,它主要是利用微观研究伎俩，把统计描述与量子力学原理结合起来，用,概率规律,计算出体系内部大量质点微观运动平均结果，从而解释宏观现象并能计算一些热力学性质。,第11页,量子力学方法,用量子力学基本方,程（E.Schrodinger方程）求解组成体系微观粒子之间相互作用及其规律，从而揭示物性与结构之间关系。,第12页,物理化学意义及其在中学化学教学中作用,同其它化学,二级学科,（无机、分析、有机等）相比，物理化学则着重研究更含有,普遍性,、更本质化学现象内在规律性。其它学科在处理详细问题时，在很大程度上经常利用物理化学方法，所以物理化学是整个化学学科,理论基础,。,中学化学包括物理化学内容,：,吸热反应，放热反应，可逆反应，化学平衡，CO,2,变干冰，食盐加入水中使冰点降低，电解质导电，石墨转变金刚石，催化剂,金属防腐,肥皂洗涤作用等等。,第13页,近代化学发展趋势和特点,(1)从宏观到微观,(2)从体相到表相,(3)从定性到定量,(4)从单一学科到交叉学科,(5)从研究平衡态到研究非平衡态,第14页,化学学科发展趋势,单用宏观研究方法是不够，只有深入到微观，研究分子、原子层次运动规律，才能掌握化学改变本质和结构与物性关系。,(1)从宏观到微观,第15页,化学学科发展趋势,在多相体系中，化学反应总是在表相上进行，伴随测试伎俩进步，人们迫切希望了解 表相反应实际过程，这也深入推进了表面化学和多相催化发展。,(2)从体相到表相,第16页,化学学科发展趋势,伴随计算机技术飞速发展，大大缩短了数据处理时间，并可进行人工模拟和自动统计，使许多以前只能 做定性研究课题现在可进行定量监测。,(3)从定性到定量,第17页,化学学科发展趋势,化学学科与其它学科以及化学内部更深入相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力,交叉,科学，如生物化学、海洋化学、地球化学、天体化学、计算化学、金属有机化学、物理有机化学等。,(4)从单一学科到,交叉,学科,第18页,化学学科发展趋势,经典热力学只研究平衡态和封闭体系或孤立体系，然而对处于非平衡态开放体系研究更含有实际意义，自,1960,年以来，逐步形成了非平衡态热力学这个学科分支。,(5)从研究平衡态到研究非平衡态,第19页,诺贝尔物理奖取得者中华人,杨振宁57年,李政道57年,丁肇中76年,朱,棣,文97年,崔琦98年,第20页,对待教育要少一些干预，多一点敬畏,民国38年间，全国共有25万人取得大学毕业证书，平均一年不足7000人；而年我国一年毕业大学生人数到达559万，大约是民国时期培养规模800倍。新中国成立60年来，中国高等教育改变翻天覆地。然而，越来越多人开始发出这么疑问：民国时期是一个大师辈出年代，而现在为何培养不出像杨振宁、李政道、钱学森这么拔尖创新人才？,钱学森认为：“现在中国没有完全发展起来，一个主要原因是没有一所大学能够按照培养科学技术创造创造人才模式去办学，没有自己独特创新东西，老是冒不出出色人才。”,第21页,在英国北部偏远地域有个郡，一名女生毕业考试成绩到达全A，是当地多年来第一个有资格上牛津大学学生。当地官员都很关注，希望她进入牛津。然而，牛津大学教授在对该女生面试后认为，这个学生不具备牛津大学要求创新能力，只会死读书，拒绝录用。,当地官员找到教育大臣，请他出面说情，希望给予破格录用。在被牛津大学拒绝之后，教育大臣又找到副首相前往求情，还是遭到拒绝。副首相只好请布莱尔首相出面疏通，但牛津大学表示，教授委员会面试结论和决定，任何人都不能推翻。布莱尔今后埋怨牛津大学太古板了，应该改革。牛津大学师生得知后，极为愤慨，学校马上取消了授予布莱尔荣誉博士学位原定计划，并对政府行政干预学校事务这一严重事件提出抗议,对待教育要少一些干预，多一点敬畏,第22页,燃料电池电化学反应热力学与动力学,“可逆”电池：,须从热力学意义上可逆概念来了解，有两层含义：,1.化学（物质）可逆性：,电极反应物质在充、放电过程可逆；,2.能量可逆性：,即热力学可逆过程，为反应速度趋于零时准静态过程。,第23页,组成可逆电池条件:,一、化学可逆性,放电（原电池）和充电（电解池）过程中，在两极上反应完全可逆，总电池反应也可逆。,第24页,Looking at this from an equilibrium point of view,Suppose you have a piece of magnesium in a beaker of water.There will be some tendency for the magnesium atoms to shed electrons and go into solution as magnesium ions.The electrons will be left behind on the magnesium.,第25页,A dynamic equilibrium will be established when the rate at which ions are leaving the surface is exactly equal to the rate at which they are joining it again.,第26页,At that point there will be a constant negative charge on the magnesium,and a constant number of magnesium ions present in the solution around it.,第27页,Copper is less reactive and so forms its ions less readily.Any ions which do break away are more likely to reclaim their electrons and stick back on to the metal again.You will still reach an equilibrium position,but there will be less charge on the metal,and fewer ions in solution.,第28页,As the hydrogen gas flows over the porous platinum,an equilibrium is set up between hydrogen molecules and hydrogen ions in solution.The reaction is catalysed by the platinum.,standard hydrogen electrode,第29页,The standard hydrogen electrode is attached to the electrode system you are investigating-for example,a piece of magnesium in a solution containing magnesium ions.,第30页,Magnesium has a much greater tendency to form its ions than hydrogen does.The position of the magnesium equilibrium will be well to the left of that of the hydrogen equilibrium.,That means that there will be a much greater build-up of electrons on the piece of magnesium than on the platinum.,第31页,What if you replace the magnesium half cell by a copper one?,第32页,例 1）铅蓄电池：,放电,：,）Pb：Pb+SO,4,2,PbSO,4,+2e,+）PbO,2,：PbO,2,+,SO,4,2,+4H,+,+2e,PbSO,4,+2H,2,O,总反应：,Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,充电,：,阴）Pb：PbSO,4,+2e,Pb+SO,4,2,阳）PbO,2,：PbSO,4,+2H2,O,PbO,2,+,SO,4,2,+4H,+,+2e,总反应：,2PbSO,4,+,2H,2,O,Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,电极反应、总反应完全化学可逆。,第33页,例 2）丹尼尔电池：,E,E,外,，放电：,）Zn,2e,Zn,2+,+）Cu,2+,+2e,Cu,总反应：,Zn+Cu,2+,Zn,2+,+Cu,E,外,E，充电：,阴）Zn,2+,+2e,Zn 阳）Cu,2e,Cu,2+,总反应：,Zn,2+,+Cu,Zn+Cu,2+,电极反应、总反应完全化学可逆。,第34页,例 3）,充电:(,Zn:阴极)2H,+,+2e,H,2,(Cu:阳极)Cu,2e,Cu,2+,总反应：,Cu+2H,+,Cu,2+,+H,2,电极反应、总反应均不可逆,化学不可逆，此电池必定为不可逆电池。,放电：,）Zn,2e,Zn,2+,+）2H,+,+2e,H,2,总反应：,Zn,+,2H,+,Zn,2+,+H,2,第35页,即使电极反应可逆，但电解液内部离子运动不可逆，所以，仍为不可逆电池。,放电时：,Zn,2+,向右迁移；,充电时：,Cu,2+,向左迁移。,因为液接电势:,第36页,若采取盐桥法可消除液接电势，近似地看成可逆电池,。,但严格地说：,双液电池必定有液接电势，热力学不可逆。,所以说丹尼尔电池不是可逆电池。,前面介绍几个电池中，只有铅蓄电池在,i,0 时为可逆电池。,第37页,例4）氢氧电池,：,燃料电池（PEMFC),）H,2,2e,2H,+,+）1/2O,2,+2H,+,+2e,H,2,O,总反应：,H,2,+1/2 O,2,H,2,O,电解水：,阴极）2H,+,+2e,2H,2,阳极）H,2,O-2e,1/2O,2,+2H,+,总反应：,H,2,O,H,2,+1/2 O,2,电极反应、总反应完全化学可逆。,第38页,二、能量转化可逆,可逆电池反应不但要求化学反应可逆，而且要求电极反应热力学可逆,准静态过程：,即包含充电、放电过程都是在靠近平衡状态下进行。,电池放电（或充电）电流密度：,i,0,第39页,此时，作为电池放电它能作出最大有用功（电功）：,i0,作为电解池充电：它所消耗外界电能最小：,第40页,这么：将电池放电时所放出能量全部储存起来，用这些能量给放电后电池充电，就恰好可使体系（电池装置）和环境都回复到原来状态。,若充、放电过程电流,i,较大，则为热力学不可逆过程，此时：,放电,过程：,充电,过程：,第41页,要使体系（即电池）回复到原来状态，即使充电过程自由能增量,G,T,P,(充电)等于放电过程自由能下降量,G,T,P,(,放电):,显然：,W,外,W,f,放电过程：,充电过程：,第42页,进行这么一个（体系回复原状）循环后，环境所作功大于体系（电池）对环境所作功；,即环境不能回复到原来状态。,所以此时过程能量不可逆。,W,外,W,f,第43页,例：燃料（可燃性反应物）电池，298K,时反应,H,2,(,g,)+O,2,(,g,)=H,2,O(,l,),f,0 0 -285.84 kJ/mol,G,f,0 0 -237.19 kJ/mol,(电池反应可逆电功),第44页,化学燃烧反应热效应：,可逆电池热效率：,=,237.19,/,285.84,83%,该可逆电池电动势 E=1.23 V,但实际工作状态(有电流工作时)：,E,=0.7,0.9 V（,也受温度和压力影响,）,第45页,所以燃料电池热效率：,电,=,50%,60%,而可逆热机（550,C过热蒸气）：,但实际热机（不可逆循环）,远低于可逆热机：,30%第46页,若用热机发电，,20%,所以电池热效率,电,热机效率,第47页,电池热效率虽高，但电池输出能量密度较小：,氢氧电池,E,=0.7,0.9 V,所以研制高输出能电池是一个很有意义研究方向。,缺点：,第48页,电化学,因为电流,i,0，电极电极电势,偏离,i,0,平衡时电极电势,平,现象称为,极化现象：,电解池分解电压 E,分解,最少包含三种作用必须考虑：,（,i,0）,平,（,i,=0）,极化现象,：,第49页,1）可逆电池电动势,E,可逆,；,2）电解质溶液、导线和接触点等电阻电势降,IR,；,3）阴极、阳极两极上电极极化引发,E,不可逆,。,即：,E,分解,=E,可逆,+I,R+E,不可逆,第50页,E,分解,E,可逆,1.电解池电解,第51页,第52页,第53页,E,不可逆,=E,可逆,2.原电池放电,第54页,电极过程：,电极过程在电池反应中是串联进行，彼此独立而能够分别研究。,电极过程包含,：,电极上电化学过程；,电极表面附近薄液层传质及化学过程。,第55页,电极过程基本历程：,1.反应粒子向电极表面扩散；,2.反应粒子在电极表面上（或表面附近薄液层中）进行“反应前转化过程”，如脱水、表面吸附、先行化学反应等；,3.电极,/,溶液界面上电子传递（电化学步骤）；,4.反应产物在电极表面（或表面附近薄液层中）进行,“反应后转化过程”，如表面脱附、复合反应、分解、歧化等后续化学反应；,5.,产物形成新相（如生成气泡或固相积沉），并向溶液（或电极内部）扩散。,第56页,1.氢在不一样金属上超电势,1905 年，,Tafel,经验式：,=a+b l,n,i,其中：a,b,为常数，,i,为电流密度,(A/cm,2,)；,a,为,i,=1(A/cm,2,)时超电势，a与电极材料、电极表面状态、溶液组成、温度相关；,对于大多数金属，b,0.05,V（为一常数）,第57页,第58页,2.氢离子阴极还原机理,氢离子电极过程基本历程：,1）H,+,向电极表面扩散；,2）H,+,吸附到电极表面：H,+,H,+,吸,3）H,+,在电极表面放电并脱附：,H,+,吸,+e,H,吸,H,吸,+H,+,+e,H,2,（电化学脱附）,或：,H,吸,+,H,吸,=,H,2,（复合脱附）,4）,H,2,从电极扩散到溶液内或成气泡逸出。,第59页,一、太阳能热应用,太阳能热利用，是将太阳辐射能转换为热能，实现这个目标器件叫“集热器”。比如“太阳灶”；“太阳热水器”；“太阳能干燥器”等等。太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍技术之一。1998年世界太阳能热水器总保有量约5400万平方米。日本有2O家庭使用太阳能热水器，以色列有80家庭使用太阳能热水器。,第60页,太阳能热利用主要是以下方面：,1太阳能空调降温,太阳能制冷及在空调降温研究工作重点是寻找高效吸收和蒸发材料，优化系统热特征，建立数学模型和计算机程序，研究新型制冷循环等。,2太阳能热发电,太阳能热发电 是利用集热器将太阳辐射能 转换成热能并经过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用主要方面。,第61页,3太阳房,太阳房是直接利用太阳辐射能主要方面。经过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储能材料等有机地集成在一起，使房屋尽可能多地吸收并保留太阳能，到达房屋采暖目标。太阳房能够节约7590能耗，并含有良好环境效益和经济效益，成为各国太阳能利用技术主要方面。被动式太阳房平均每平方米建筑面积每年可节约2O4O千克标准煤，用于蔬菜和花卉种植太阳能温室在中国北方地域较多采取。全国太阳能温室面积总计约700万亩，发挥着很好经济效益。我国在相关透光隔热材料、带涂层控光玻璃、节能窗等没有商业化，使太阳房水平受到限制。,第62页,4热利用其它方面,太阳灶:我国当前大约有15万台太阳灶在使用中。太阳灶表面能够加涂一层光谱选择性材料，如二氧化硅之类透明涂料，以改变阳光吸收与发射，最普通反光镜为镀银或镀铝玻璃镜，也有铝抛光镜面和涤纶薄膜镀铝材料等。提升太阳灶效率。每个太阳灶每年可节约300千克标准煤。,太阳能干燥:是热利用一个方面。当前我国已经安装了有1000多套太阳能干燥系统，总面积约2万平方米。主要用于谷物、木材、蔬菜、中草药于燥等。,第63页,二、太阳光-热转换及其材料,材料科学与工程是技术创新基础。太阳光热转换材料与工程，如用于太阳集热器选择性吸收涂层（表面），用于建筑幕墙玻璃和交通工具选择性透、反射薄膜材料和电致变色薄膜材料与器件，用于集热器含有太阳光谱高透射比硼硅玻璃，聚碳酸酯制成蜂窝结构，以及贮能材料等，推进了太阳光热转换技术和应用发展。,第64页,1.太阳光谱选择性吸收涂层（表面）,含有高太阳吸收比和低发射比涂层（表面），称为太阳（光谱）选择性吸收涂层。当前，它已经有上百种涂层材料与工艺，而从机理上能够将其分为六类，实际选择性吸收涂层往往包含其中二至三类。应用最广泛选择性吸收涂层为三层结构，即由,底层、中层和表层,组成。贴近衬底底层为红外高反射即低发射比金属层，如金、银、铜、铝、镍等；中层为吸收层，是由若干金属一介质复合薄膜次层组成，金属粒子尺寸、形状及其占该次层体积比决定了该次层光学常数，靠近金属底层吸收次层含有强吸收，表层为减反层，该层含有低折射率n（n1.9及低消光系数（k0.25），或是增加对太阳光捕捉微不平表面层。这么光谱选择性吸收涂层含有优异光谱选择性，即高太阳吸收比，低发射。,第65页,2.选择性透、反射薄膜材料,选择性透、反射薄膜能够分为三种基本类型，主要应用于建筑幕墙镀膜玻璃、汽车等交通工具。,阳光控制膜经过增加吸收与反射可显著降低太阳辐射经过玻璃窗，同时能保持室内充分光线。这类膜系含有良好耐磨性与化学稳定性，可用于单层玻璃窗，适合在气温较高地域使用。氧化物薄膜不一样厚度能够取得蓝色、银色、古铜色和金色等绚丽色彩。不一样厚度金属膜能够取得不一样透射比与反射比。,第66页,3.电致变色薄膜与器件,因为太阳辐射、温度或电场作用使薄膜光学性能发生改变，分别称为光致变色、热致变色或电致变色,在电场作用下，薄膜颜色发生改变称为电致变色。,这种改变是可逆与持久，当开路时薄膜含有记忆性，需要改变光学性能时只要施加一次直流低电压，因而能量消耗很低。从过渡金属氧化物中可能找到最有希望电致变色材料。变色机理是在电变色薄膜材料中进入与退出小直径离子可逆过程。电致变色膜主要集中在WO3与NiO。用于窗户，起到节能与取得舒适生活环境。,第67页,4.透明隔热材料（TIM）,采取厚5cm聚碳酸酯透明隔热材料（TIM）建成一幢太阳房和一幢对照房。夏季，百叶帘反射了约0.80太阳短波能量，室内低于对照房内气温约3。冬季，比一样条件对照房温度约高5。,我国在太阳光、热转换材料研究、开发和生产上有较大进展，尤其是用于真空太阳集热管单靶磁控溅射太阳选择性吸收涂层已大批量生产，在国际上也享受盛誉。,第68页,三太阳能光电转换,太阳能光电转换是指太阳辐射能光子经过半导体物质转变为电能过程，通常叫做“光生伏打效应”，太阳电池就是利用这种效应制成。当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体原子价电子碰撞，于是产生电子空穴对。这么，光能就以产生电子空穴正确形式转变为电能、假如半导体内存在pn结，在n区与p区之间薄层产生所谓光生伏打电动势。若分别在P型层和n型层焊上金属引线，接通负载，则外电路便有电流经过。如此形成一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定电压和电流输出功率。,第69页,建筑光伏集成系统既适合用于居民住宅，也适用商业、工业和公共建筑，高速公路音障等，既可集成到屋顶，也可集成到外墙上；既可集成到新设计建筑上，也可集成到现有建筑上。光伏建筑集成近年来发展很炔，许多国家相继制订了本国光伏屋顶计划。建筑本身能耗占世界总能耗13，是未来太阳能光伏发电最大市场。光伏系统和建筑结合将根本改变太阳能光伏发电在世界能源中隶属地位，前景光明。,第70页,以材料区分，太阳电池有晶硅电池，非晶硅薄膜电池，铜钢硒（CIS）电池，碲化镉（CdTe）电池，砷化稼电池等，而以晶硅电池为主导。因为硅是地球上储量第二大元素，作为半导体材料，人们对它研究得最多、技术最成熟，而且晶硅性能稳定、无毒，所以成为太阳电池研究开发、生产和应用中主体材料。人们首先使用高纯硅制造太阳电池（即单晶硅太阳电池）。因为材料昂贵，这种太阳电池成本过高，早期多用于空间技术作为特殊电源，供人造卫星使用。七十年代开始，把硅太阳电池转向地面应用。采取废次单晶硅或较纯冶金硅专门生产太阳能级硅材料，以及利用多晶硅生产硅太阳电池，均能大幅度降低造价。近年来，非晶硅太阳电池研制快速发展。,第71页,1、单晶硅太阳电池,单晶硅材料制造要经过以下过程：石英砂-冶金级硅-提纯和精炼-沉积多晶硅锭-单晶硅-硅片切割。,硅主要以SiO,2,形式存在于石英和砂子中。它制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成。该过程能量消耗很高，约为14kwhkg，所以硅生产通常在水电过剩地方（挪威，加拿大等地）进行。这么被还原出来硅纯度约98一99，称为冶金级硅。当前全世界冶金级硅产量约为50万吨年。,第72页,2太阳级硅,一个当前制造太阳级硅主要方法是使用精炼冶金级硅，采取电子束加热真空抽除法去除磷杂质，然后凝固，再采取等离子体氧化法去除硼及碳，再凝固。采取水蒸气混合冠等离子体可将硼含量降到0lppm水平，经过再凝固降低硅中金属杂质。用此太阳级硅制成常规工艺电池最高效率可到达14，高效工艺制电池最高效率可到达16。此太阳级硅已进入每年生产60吨中试阶段。,基于一样原理可开发出另一个提纯方法，即在硫化床反应器中，用Si烷在很小Si球表面上原位沉积出Si。此法沉积出Si粉未颗粒只有十分之几毫米，可用作直拉单晶投炉料或直接制造Si带。,第73页,3、多晶硅太阳电池,伴随电池制备,和封装工艺不停改进，在硅太阳电池总成本中，硅材料所占比重已由原先1/3上升到1/2。所以，生产厂家迫切希望在不降低光电转换效率前提下，找到替换单晶硅材料。当前，比较适用材料就是多晶硅。因为熔铸多晶硅锭比提拉单晶硅锭工艺简单，设备易做，操作方便，耗能较少，辅助材料消耗也不多，尤其是能够制备任意形状多晶硅锭，便于大量生产大面积硅片。同时，多晶硅太阳电池电性能和机械性能都与单晶硅太阳电池基本相同，而生产成本却低于单晶硅太阳电池。多晶硅太阳电池出现主要是为了降低成本，其优点是能直接制备出适于规模化生产大尺寸方型硅锭，设备比较简单，制造过程简单、省电、节约硅材料，对材质要求也较低。,第74页,晶体硅电池效率不停提升，技术不停改进，加上晶硅稳定，无毒，材料资源丰富，人们开始考虑开发多晶硅薄膜电池。多晶硅薄膜电池既含有晶硅电池高效、稳定、无毒和资源丰富优势，又含有薄膜电池工艺简单、节约材料、大幅度降低成本优点，所以多晶硅薄膜电池研究开发成为近几年热点。另首先，采取薄片硅技术，避开拉制单晶硅或浇铸多晶硅、切片昂贵工艺和材料浪费缺点，到达降低成本目标。,3、多晶硅太阳电池,第75页,4.非晶硅太阳电池,非晶硅太阳电池又称“无定形硅太阳电池。它是太阳电池发展中后起之秀。它是最理想一个廉价太阳电池。作为一个弱光微型电源使用，如小型计算器、电子手表等。非晶硅科技已转化为一个大规模产业，世界上总组件生产能力每年在50MW以上，组件及相关产品销售额在10亿美元以上。应用范围小到手表、计算器电源大到10MW级独立电站。包括很多品种电子消费品、照明和家用电源、农牧业抽水、广播通讯台站电源及中小型联网电站等。非晶硅太阳电池成了光伏能源中一支生力军，对整个洁净可再生能源发展起了巨大推进作用。,第76页,5.有机半导体太阳电池,共轭高分子聚合物材料因为沿着其化学链每格点已轨道交迭形成了非定域化导带和价带，因而展现半导体性质。经过适当化学掺杂可到达高电子迁移率，禁带宽度为几个电子伏特。有机半导体有许多特殊性质，可用来制造许多薄膜半导体器件，如：场效应晶体管、场效应电光调制器、光发射二极管、光伏器件等。用有机半导体制造太阳电池工艺简单、重量轻、价格低、便于大规模生产。,第77页,6.液结太阳电池,液结太阳电池是一个光电、光化学复杂转换。简单来说，是将一个半导体电极插入某种电解液中，在太阳光照射作用下，电极产生电流。适合作这种电极材料很多，如硫化镉、碲化镉、砷化镓、磷化镓、磷化铟、二氧化钛等。人们不但能够经过光电转换利用太阳能，还能从光化学取得新能源。1972年，日本首先用二氧化钛半导体电极制成太阳能液体电池，成功地实现了分解水制氢。,第78页,