课件补充-太阳能电池各种能源剩余使用年限

年年石 天然 光伏光伏发电终将成为人类地其它可再光光伏光热发风煤能取之不尽、用之不竭，但发电成本难以接上网电价■成能、风能、火力发电的成本比（单位：元/千瓦时将其中的0.1%以5%的效率转化为电能，发电量将超过目前全球总能耗的40P型半导体、N型半导PN结，及其光电效固体的能带结 能电池的工作直接带隙和间接带P型半导体低价掺杂，空穴导 N型半导体高价掺杂，电子导————————＋＋————————＋＋＋＋＋＋＋＋

电 施主离PN结的形电电N空PNENE（内建电场I（耗尽层P＋＋—V＋NP＋V—NP耗尽层增大，不导 —V＋NP＋V—NPPN结的光电效PNPN光电探测光电流模 光电压模∝光 ∝ln光PNPNPNPN 当PN结为平面型即 能电平面型PNNNIP近自由电子的能带结EBrillouinEBrillouin区边第二能第一能绝缘体、导体和半导E

能带在电场中的EN+k>N-

绝缘体、导体和半导E价带顶，空穴

导带底，电子

能光伏发电的基本原导带

电极触电价带ehehe内建电场ee I耗尽 间接带隙、直接EE动量守恒的要 q直接带

间接带等效电路，I-V曲IIDI

Ish最大输出功各 能电 能电池的分 能电池的性价 能电池的效率－成各 能电池的优缺能电池的分能电

晶薄化合

非晶多晶/微晶/纳米聚合敏

物、敏化……，也可按形态能电池按性价比分？ 效率效率

100

200 300 400 500第一晶体Si：效率低、成第二代化合物：效率第三聚合物：效率低、成本极叠层、色散聚焦：效率极高、成本第四代效率：宽带隙的电池不能利用长波部分窄带隙的电池不能充分效率：宽带隙的电池不能利用长波部分窄带隙的电池不能充分成本：10-6以上的半导体成难以中等带AM1.5solarAM1.5solar(102143

宽带210 PhotonEnergy晶体Si：市场 CIS/CIGSCIS/CIGS薄膜晶体薄膜晶体非非晶单晶

技术技术成晶体得益于半导体工间接带隙吸收体材效率低，理论极限商品Si用量大→??带老薄效率低商品材料用量少→成本非晶Si薄直接直接带薄效率高材料生→成本化合物聚 GaAs（216）：28%

廉价，填充因廉价，填充因子发热严重，铺设不便系AM1.5AM1.5SpectralIrradiation聚光电池的填充IV

Pmax 光谱展开：叠层和色散聚纵纵向展开→叠层电横向展开→色散聚AM1.5solarflu21101(1101

photons/se54325432(102124323Ph23PhotonEnergy(eV1404 PhotonEnergy聚聚合效率低成本极低，可卷印、打极其廉价，柔性，铺设吸收波段太窄，载流子难以分给体（P3HT）受体SSn

吸收长 激子扩散长敏价格高，阳光价格高，阳光下分解荧光光荧光平面光波下一步的工作安 新材料筛集成技荧光材料和光波导结合：等效聚光→降低成本、提高性价以极大的侧面接受阳光，转换成荧光，荧光沿光波导传输，进入截面面积很小 能电无 系统，铺设方便，热效应小，具有柔性用的潜能电光纤的柔性应荧光材光波导材能电

材料要吸收：高效、宽发射：窄带、无自吸效率高、光谱匹配无机

玻璃：效率低、吸收窄、无多晶：效率高、吸收可能宽、有机/聚合物：有散

荧光、波导分离→有机/无机、无机/无机、有机/有机复玻璃或高分子光波导（柔性玻璃或高分子光波导（柔性

复合结应玻璃 Si激发透射反射 激发透射反射波长宽带、高效吸收阳光，辐射阳能电池最佳波长的荧

高效透过阳光、反射荧的玻璃或高度透明的聚合物光波导中传

已有材商品荧光纤(有商品荧光自吸已有材稀土0 吸收长已有材稀土配合物共掺已有材

Eu(DBM)3Phen的激发和发射光缺共掺以后的光谱数补充光谱测量，确认吸收和自然紫外窗玻璃，透白光，将紫外转换成电已有材

无机荧光材料的WavenumberWavenumber(103cm- 外

吸收：宽带、强磷硼

窄禁带半导体 紫

锡化物、锑化 可 红

吸收发射

硫氧化氮氧化聚合物荧光材料的筛更大的共轭性和电子离域性拓宽吸 有机荧光材料的更长吸收波长的配合物分子，多元 更长波长的荧光稀土离有机荧光材料的更长吸收波长的配合物分子，多元 更长波长的荧光稀土离复合集可能的复合技术：溅射、sol-gel、spin玻璃聚合

光纤有机：spin无机：颗粒溶入聚合物，spin平板有机：溅射、spin无机：溅射、sol-gel、spin有机：spin光纤无机：颗粒溶入聚合物，spin有机：溅射、spin透明

无机：溅射、spin特别关注dip光纤

性价比估石英：0.02－0.05元聚合物：0.05－0.1元1mm铺满1m2需1.2km光纤（考虑连接损耗）：～100元制作荧光材料 ～100两端面积

晶体 ～50元，合计：250GaAs薄膜：～100元，合计：300GaAs薄膜（未考虑填充因子性价

晶体 GaAs薄膜：～0.5元

→准三将荧光效率提高到90％，吸收波段拓宽至800nm，光波导效率升至95％，光纤长度延长至2m，可望达到第三代0.2$/Wp性价比估3mm平板玻璃：～20元/m2（1×1m）