薄膜太陽(yáng)能電池

1、L/O/G/O薄膜太陽(yáng)能電池薄膜太陽(yáng)能電池組員：王文麗 孫有政呂立鋒晉俊超楊鳴春主要內(nèi)容主要內(nèi)容 太陽(yáng)能薄膜的性能表征 4 新型太陽(yáng)能電池及展望 51薄膜太陽(yáng)能電池介紹Si薄膜太陽(yáng)能電池3染料敏化太陽(yáng)能電池 2背景介紹背景介紹存儲(chǔ)量有限不可再生能源存儲(chǔ)量有限不可再生能源 產(chǎn)物對(duì)環(huán)境造成影響產(chǎn)物對(duì)環(huán)境造成影響 不安全不安全可再生可再生 清潔無(wú)污染清潔無(wú)污染安全可靠安全可靠石油石油 煤炭煤炭 天然氣天然氣 核能核能太陽(yáng)能太陽(yáng)能 風(fēng)能風(fēng)能 潮汐能潮汐能 地?zé)崮艿責(zé)崮?對(duì)流能對(duì)流能 水能水能1954年年 美美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室室 第一個(gè)實(shí)第一個(gè)實(shí)用硅太陽(yáng)能用硅太陽(yáng)能電池?zé)o機(jī)和電池?zé)o機(jī)和有機(jī)化合物有

2、機(jī)化合物類(lèi)光伏材料類(lèi)光伏材料1976年年，第，第一個(gè)一個(gè)cIS多晶多晶薄膜太陽(yáng)能電薄膜太陽(yáng)能電池池的誕生的誕生1982年，波年，波音公司音公司 制備制備的的CdSCulnSe2薄薄膜太陽(yáng)能電池膜太陽(yáng)能電池1974年年WagnerN 單晶單晶CuInSe2研制出研制出高效太陽(yáng)能電池，高效太陽(yáng)能電池，其效率可以達(dá)到其效率可以達(dá)到6，標(biāo)志著，標(biāo)志著CIS光光伏材料的崛起伏材料的崛起1993年，歐洲年，歐洲CIS(EuroCIS)研究中心使研究中心使用用CdSCu(In,Ga)Se2結(jié)構(gòu)，成功結(jié)構(gòu)，成功將效率提升到將效率提升到15左右。左右。1996年，美國(guó)可在年，美國(guó)可在生能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室生能源國(guó)家實(shí)

3、驗(yàn)室(NERL) 效率提高到效率提高到了了177。直到現(xiàn)。直到現(xiàn)在為止，在為止，NERL已將已將效率再往上提升至效率再往上提升至195研究歷程研究歷程南開(kāi)大學(xué)的南開(kāi)大學(xué)的CIS太陽(yáng)能電池研究太陽(yáng)能電池研究小組小組,在在CIGS太太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率上已經(jīng)達(dá)到效率上已經(jīng)達(dá)到121左右左右2007年年 445MW2008年年988.8MW2006年年370MW 增長(zhǎng)120% 增長(zhǎng)122%2009年年19.8%占太陽(yáng)能電池的占太陽(yáng)能電池的發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)高度重視薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，與國(guó)際先進(jìn)水平差距逐步縮我國(guó)高度重視薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，與國(guó)際先進(jìn)水平差距

4、逐步縮小，積極有序地發(fā)展。截至小，積極有序地發(fā)展。截至2008年底，我國(guó)已建成并投產(chǎn)的年底，我國(guó)已建成并投產(chǎn)的14家薄膜太陽(yáng)能電家薄膜太陽(yáng)能電池企業(yè)的產(chǎn)能約達(dá)池企業(yè)的產(chǎn)能約達(dá)125.9MW，年產(chǎn)量約為，年產(chǎn)量約為46MW。截止。截止2009年底，已開(kāi)工建年底，已開(kāi)工建設(shè)和已開(kāi)展前期工作宣布建設(shè)的薄膜太陽(yáng)能電池項(xiàng)目將近設(shè)和已開(kāi)展前期工作宣布建設(shè)的薄膜太陽(yáng)能電池項(xiàng)目將近40個(gè)，按其規(guī)劃，個(gè)，按其規(guī)劃，2014年前全部建成后的產(chǎn)能將高達(dá)約年前全部建成后的產(chǎn)能將高達(dá)約4000MW。薄膜太陽(yáng)能電池的原理薄膜太陽(yáng)能電池的原理v 主要是利用光伏效應(yīng)主要是利用光伏效應(yīng)(photovoltaic effect)

5、將光能直接轉(zhuǎn)換成電將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種能的一種P-N結(jié)半導(dǎo)體裝置。結(jié)半導(dǎo)體裝置。當(dāng)晶片的接觸面受光后，只要光子的能量等于或大于Eg，就會(huì)把電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，在價(jià)帶中留下一個(gè)空穴，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。如果所產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)有足夠長(zhǎng)的壽命，各自擴(kuò)散到p-n 結(jié)的勢(shì)壘區(qū)附近，在p-n 結(jié)的內(nèi)建電場(chǎng)作用下被互相分離，光生的非平衡空穴往帶負(fù)電的p 型區(qū)移動(dòng)，電子往帶正電的n 型區(qū)移動(dòng)。在p-n 結(jié)開(kāi)路情況下。n 區(qū)邊界將積累非平衡電子，p 區(qū)邊界將積累非平衡空穴，產(chǎn)生一個(gè)與p-n 結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)Voc，這就是光伏效應(yīng)。在p-n 結(jié)短路情況下光生電子和光生空穴分別產(chǎn)生電流Jn 和J

6、p，總的光生電流密度Jsc為兩者之和。此時(shí)在晶片的兩邊加上電極并引入負(fù)載，只要光照不停止，就會(huì)不斷地有電流流過(guò)電路，p-n 結(jié)起到了電源的作用，這就是光電池的基本工作原理。光照在接觸面產(chǎn)生的電子空穴對(duì)愈多，電流愈大。薄膜太陽(yáng)能電池的特色薄膜太陽(yáng)能電池的特色v 1.相同遮蔽面積下功率損失較小相同遮蔽面積下功率損失較小(弱光情況下的發(fā)電性佳弱光情況下的發(fā)電性佳)v 2.沒(méi)有內(nèi)部電路短路問(wèn)題沒(méi)有內(nèi)部電路短路問(wèn)題(聯(lián)機(jī)已經(jīng)在串聯(lián)電池制造時(shí)內(nèi)建聯(lián)機(jī)已經(jīng)在串聯(lián)電池制造時(shí)內(nèi)建)v 3.照度相同下?lián)p失的功率較晶圓太陽(yáng)能電池少照度相同下?lián)p失的功率較晶圓太陽(yáng)能電池少v 4.有較佳的功率溫度系數(shù)有較佳的功率溫度系數(shù)

7、v 5.較高的累積發(fā)電量較高的累積發(fā)電量v 6.只需少量的硅原料只需少量的硅原料v 7.較佳的光傳輸較佳的光傳輸v 8.厚度較晶圓太陽(yáng)能電池薄厚度較晶圓太陽(yáng)能電池薄v 9.材料供應(yīng)無(wú)慮材料供應(yīng)無(wú)慮v 10.可與建材整合性運(yùn)用可與建材整合性運(yùn)用(BIPV)非晶硅非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si)微晶硅微晶硅(Nanocrystalline Silicon，nc-Si，Microcrystalline Silicon，mc-Si)化合物半導(dǎo)體化合物半導(dǎo)體II-IV 族（CdS、CdTe、CuInSe2）色素敏化染料色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell

8、)有機(jī)導(dǎo)電高分子有機(jī)導(dǎo)電高分子(Organic/polymer solar cells) CIGS (銅銦硒化物)太陽(yáng)能電池的分類(lèi)太陽(yáng)能電池的分類(lèi)薄膜太陽(yáng)能模塊結(jié)構(gòu)圖薄膜太陽(yáng)能模塊結(jié)構(gòu)圖 薄膜太陽(yáng)能模塊是由玻璃基板、金屬層、透明導(dǎo)薄膜太陽(yáng)能模塊是由玻璃基板、金屬層、透明導(dǎo)電層、電器功能盒、膠合材料、半導(dǎo)體層電層、電器功能盒、膠合材料、半導(dǎo)體層.等等半透明式的太陽(yáng)能電池模：半透明式的太陽(yáng)能電池模：建筑整合式太陽(yáng)能應(yīng)用建筑整合式太陽(yáng)能應(yīng)用薄膜太陽(yáng)能之應(yīng)用：薄膜太陽(yáng)能之應(yīng)用：隨身折迭式充電電隨身折迭式充電電源、軍事、旅行源、軍事、旅行薄膜太陽(yáng)能模塊之應(yīng)用：薄膜太陽(yáng)能模塊之應(yīng)用：屋頂、建筑整合式、遠(yuǎn)屋

9、頂、建筑整合式、遠(yuǎn)程電力供應(yīng)、國(guó)防程電力供應(yīng)、國(guó)防薄膜太陽(yáng)電池產(chǎn)品應(yīng)用薄膜太陽(yáng)電池產(chǎn)品應(yīng)用國(guó)內(nèi)投資狀況國(guó)內(nèi)投資狀況國(guó)外投資狀況國(guó)外投資狀況2009年年10月，英特爾投資公司以月，英特爾投資公司以2000萬(wàn)美元投資正處萬(wàn)美元投資正處于擴(kuò)張期的深圳創(chuàng)益科技，助其發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)于擴(kuò)張期的深圳創(chuàng)益科技，助其發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)國(guó)際金融公司國(guó)際金融公司(IFC) 向新奧集團(tuán)旗下新奧太陽(yáng)能有限公司向新奧集團(tuán)旗下新奧太陽(yáng)能有限公司投資投資1500萬(wàn)美元，并組織總計(jì)萬(wàn)美元，并組織總計(jì)1.21億美元的貸款，助億美元的貸款，助其發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)其發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè) 百世德太陽(yáng)能計(jì)劃在蘇州、南昌建設(shè)兩座薄膜太陽(yáng)能項(xiàng)百世德太陽(yáng)能計(jì)劃在蘇

10、州、南昌建設(shè)兩座薄膜太陽(yáng)能項(xiàng)目工廠，投資金額分別為目工廠，投資金額分別為25億美元。蘇州工廠投產(chǎn)時(shí)億美元。蘇州工廠投產(chǎn)時(shí)間預(yù)定為間預(yù)定為2008年底，南昌工廠為年底，南昌工廠為2009年第一季度年第一季度123染料敏化太陽(yáng)能電池孫有政染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC電池）是一種新型光電化學(xué)太陽(yáng)能電池。由于制作工藝簡(jiǎn)單、成本低和性能穩(wěn)定，并且對(duì)環(huán)境無(wú)污染，具有良好的開(kāi)發(fā)前景。是解決世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的一條重要途徑。納米TiO2薄膜是染料敏化太陽(yáng)能電池的重要組成部分，其形貌對(duì)電池性能影響顯著。納米TiO2薄膜的制備就成了發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵。染料敏化太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)Click to add

11、title in here TiO2薄膜的性能及應(yīng)用薄膜的性能及應(yīng)用太陽(yáng)能電池板及催化降解污染物、殺菌、自清潔、 CO2還原等性能光照下產(chǎn)生超親水性實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化（光能化學(xué)能，電能）應(yīng)用防水汽和防污玻璃及陶瓷 TiO2薄膜的常用制備工藝薄膜的常用制備工藝溶膠溶膠-凝凝膠涂層膠涂層法法電沉電沉積法積法化學(xué)氣化學(xué)氣相沉積相沉積噴霧熱噴霧熱分解分解物理氣物理氣相沉積相沉積自組裝制膜太陽(yáng)能薄膜制備方法太陽(yáng)能薄膜制備方法TiO2薄膜根據(jù)不同用途可以選用不同制備方法。針對(duì)太陽(yáng)能TiO2薄膜，由于需要大的比表面積，通常采用溶膠凝膠法制備。溶膠凝膠法具有純度高、均均勻性強(qiáng)、合成溫度低、反應(yīng)過(guò)程易于控制、無(wú)需

12、特殊貴重儀器等優(yōu)點(diǎn)溶膠溶膠凝膠法制備凝膠法制備TiO2太陽(yáng)能薄膜太陽(yáng)能薄膜利用溶膠凝膠法制備出納米TiO2粒子溶膠或前軀體將涂覆的溶膠膜烘烤使有機(jī)物基本揮發(fā)分解形成的薄膜中TiO2粒子呈納米晶網(wǎng)絡(luò)海綿狀制備納米粒子涂覆干燥或烘干將納米TiO2粒子溶膠涂覆在耐溫基底如玻璃、不銹鋼、陶瓷等上成膜制備納米制備納米TiO2粒子溶膠或前軀體粒子溶膠或前軀體1將鈦醇鹽（如鈦酸四醇酯）溶于有機(jī)溶劑（如異丙酮）混合均勻，然后滴入酸中可形成透明TiO2膠體2以Ticl4為原料，通過(guò)氣相水解法、火焰水解法或激光熱解法，可以得到以銳鈦礦相為主的粉體材料3以工業(yè)鈦為犧牲陽(yáng)極，在常溫常壓下有機(jī)電解，可制備鈦的多種醇鹽前

13、軀體TiO2粒子溶膠或前軀體質(zhì)量的好壞直接影響著薄膜的質(zhì)量實(shí)驗(yàn)舉例實(shí)驗(yàn)舉例配置一定濃度的鈦酸四丁酯乙醇溶液甩膠控制厚度（100 干燥5min,取出冷卻5min）電阻爐10 /s升至450 保溫30min制備納米粒子涂覆干燥或烘干勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速2000r/min時(shí)間30s在導(dǎo)電玻璃上涂覆濕溶膠溶液存在的問(wèn)題及改進(jìn)存在的問(wèn)題及改進(jìn)顯然，通過(guò)涂覆的辦法只能得到小尺寸的薄膜，而我們希望薄膜的尺寸越大越好。使用絲網(wǎng)印刷法制備出大面積的TiO2薄膜，具體工藝如下：硅薄膜太陽(yáng)能電池硅薄膜太陽(yáng)能電池呂立鋒硅薄膜太陽(yáng)能電池硅薄膜太陽(yáng)能電池多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池非晶硅薄膜太陽(yáng)能

14、電池 微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 Click to add title in here 123硅薄膜太陽(yáng)能電池可以分為以下三類(lèi)：硅薄膜太陽(yáng)能電池可以分為以下三類(lèi)：硅薄膜太陽(yáng)能電池硅薄膜太陽(yáng)能電池晶體硅太陽(yáng)電池是光伏晶體硅太陽(yáng)電池是光伏市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品之一市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品之一薄膜硅太陽(yáng)能電池薄膜硅太陽(yáng)能電池高效率、低成本、大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)展不采用由硅原料、硅錠、硅片到太陽(yáng)電池的工藝路線，而采用直接由原材料到太陽(yáng)電池的工藝路線，發(fā)展薄膜太陽(yáng)電池的技術(shù) 材料大多來(lái)自半導(dǎo)體硅材料的材料大多來(lái)自半導(dǎo)體硅材料的 外品和單晶硅的頭尾料外品和單晶硅的頭尾料,原料緊原料緊缺缺 制作成本高制作成本高，不能滿

15、足光伏，不能滿足光伏工業(yè)發(fā)展的需要工業(yè)發(fā)展的需要 硅材料是構(gòu)成晶體硅太陽(yáng)電硅材料是構(gòu)成晶體硅太陽(yáng)電 池組件池組件成本中很難降低的部分成本中很難降低的部分全球太陽(yáng)能電池最大的生產(chǎn)企業(yè)日本夏普電器公司董事長(zhǎng)片山干雄指出：“2013年之前是薄膜硅和結(jié)晶硅齊頭并進(jìn)，2013年以后薄膜硅將成主流。”多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備 目前，制備多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池多采用各種化學(xué)氣相沉積法，包括低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）和等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）工藝和快熱化學(xué)氣相沉積（RTCVD）工藝。 此外還有半導(dǎo)體液相外延生長(zhǎng)法、固相結(jié)晶法和濺射沉積法也可用來(lái)制備多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池。

16、非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備非晶硅薄膜太非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備陽(yáng)能電池制備 三種主要方法三種主要方法反應(yīng)濺射法、低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)和等離子體增 強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)等。 主要制備過(guò)程主要制備過(guò)程反應(yīng)原料氣體為H2稀釋的SiH4，襯底主要為玻璃及不銹鋼片，制成的非晶硅薄膜經(jīng)過(guò)不同的電池工藝過(guò)程可分別制得單結(jié)電池和疊層太陽(yáng)能電池。研究途徑一研究途徑一尋求適當(dāng)材料和工藝直接制備出優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的a-Si:H薄膜.研究途徑二研究途徑二采取適當(dāng)?shù)暮筇幚砉に噥?lái)改進(jìn)a-Si:H薄膜性質(zhì)非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備三種主要的制備方法中，三種主要的制備

17、方法中，PECVD法最為成熟，在法最為成熟，在低溫下就可以制備非晶硅太陽(yáng)能電池。低溫下就可以制備非晶硅太陽(yáng)能電池。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積：等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積：是在沉積室內(nèi)建立是在沉積室內(nèi)建立高壓電場(chǎng)，反應(yīng)氣體在一定氣壓和高壓電場(chǎng)作用高壓電場(chǎng)，反應(yīng)氣體在一定氣壓和高壓電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生輝光放電，反應(yīng)氣體被激發(fā)成非常活潑下，產(chǎn)生輝光放電，反應(yīng)氣體被激發(fā)成非?；顫姷姆肿?、原子、離子和原子團(tuán)構(gòu)成的等離子體，的分子、原子、離子和原子團(tuán)構(gòu)成的等離子體，大大降低了沉積反應(yīng)溫度，加速了化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，大大降低了沉積反應(yīng)溫度，加速了化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，提高了沉積速率。提高了沉積速率。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備非晶硅

18、薄膜太陽(yáng)能電池制備三室連續(xù)PEVCVD沉積系統(tǒng)。該沉積系統(tǒng)由PIN三個(gè)反應(yīng)室、真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、激勵(lì)電源與襯底加熱系統(tǒng)等主要單元組成。PIN三個(gè)反應(yīng)室都開(kāi)有觀察窗口，P室和N室分別進(jìn)行p型與n型材料的沉積，I室用于制備本征層(i層)材料非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備濺射TCO膜95%的In2O3和5%的SnO2清潔處理玻璃襯底并裝片在玻璃襯底上蒸發(fā)鋁作反射層激光雕刻沉積非晶硅N層(SiH4+PH3)磷化氫工藝沉積非晶硅i層，氣體流量比：SiH4/H2=10%沉積P層，材料氣體及流量比：(B2H6+H2)/SiH4=1%濺射TCO膜95%的In2O3和5%的SnO2接觸金屬網(wǎng)

19、狀鋁層和激光雕刻a-Si：H主要制備流程如下：主要制備流程如下：微晶硅薄膜制備方法微晶硅薄膜制備方法v制備微晶硅材料的主要技術(shù)方法包括制備微晶硅材料的主要技術(shù)方法包括3種化學(xué)氣相種化學(xué)氣相沉積法最早用于沉積微晶硅的技術(shù)的是：沉積法最早用于沉積微晶硅的技術(shù)的是：1. 射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（射頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（RF-PECVD。2. 甚高頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法甚高頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法（VHF-PECVD）3. 熱絲化學(xué)氣相沉積（熱絲化學(xué)氣相沉積（HW-CVD）太陽(yáng)能薄膜的性能表征太陽(yáng)能薄膜的性能表征晉俊超薄膜結(jié)構(gòu)與形貌表征薄膜結(jié)構(gòu)與形貌表征 薄膜的表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)

20、光生載流子的收集起著薄膜的表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)對(duì)光生載流子的收集起著決定性的作用，光生載流子對(duì)薄膜的光電化學(xué)活性決定性的作用，光生載流子對(duì)薄膜的光電化學(xué)活性又起著決定性作用。又起著決定性作用。 不同方法制備的薄膜組成和微結(jié)構(gòu)不同，薄膜不同方法制備的薄膜組成和微結(jié)構(gòu)不同，薄膜的性能存在顯著的差異！的性能存在顯著的差異！應(yīng)對(duì)其表面結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)應(yīng)對(duì)其表面結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征！以達(dá)到太陽(yáng)薄膜光電轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)的最優(yōu)化！行表征！以達(dá)到太陽(yáng)薄膜光電轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)的最優(yōu)化！1 薄膜結(jié)構(gòu)與形貌表征薄膜結(jié)構(gòu)與形貌表征v紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，測(cè)量薄膜的透光率。紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，測(cè)量薄膜的透光率。v利用薄膜厚度測(cè)試儀監(jiān)測(cè)膜厚或用稱(chēng)重

21、法計(jì)算出利用薄膜厚度測(cè)試儀監(jiān)測(cè)膜厚或用稱(chēng)重法計(jì)算出膜厚。膜厚。v采用采用X射線衍射（射線衍射（XRD）測(cè)薄膜的晶相組成）測(cè)薄膜的晶相組成v研究非晶硅薄膜結(jié)構(gòu)或是晶化，主要是通過(guò)測(cè)量研究非晶硅薄膜結(jié)構(gòu)或是晶化，主要是通過(guò)測(cè)量Raman譜中譜中TO模式的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。模式的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。v掃描電子顯微鏡（掃描電子顯微鏡（SEM）觀察成膜質(zhì)量、表面形）觀察成膜質(zhì)量、表面形貌、以及薄膜的析晶情況等貌、以及薄膜的析晶情況等1 薄膜結(jié)構(gòu)與形貌表征薄膜結(jié)構(gòu)與形貌表征v 用掃描電鏡自帶的電子能譜損失譜用掃描電鏡自帶的電子能譜損失譜(EDS)測(cè)測(cè) 定定薄膜的組成元素分布和均勻性，結(jié)合電鏡形貌較薄膜的組成元素分布

22、和均勻性，結(jié)合電鏡形貌較準(zhǔn)確的判定相關(guān)微區(qū)結(jié)構(gòu)的成分，通過(guò)計(jì)算獲得準(zhǔn)確的判定相關(guān)微區(qū)結(jié)構(gòu)的成分，通過(guò)計(jì)算獲得各組成成分的相對(duì)含量。各組成成分的相對(duì)含量。v用原子力顯微鏡觀察用原子力顯微鏡觀察Ti02薄膜的三維顯微圖像。薄膜的三維顯微圖像。v直流四探針?lè)ㄊ菧y(cè)量薄膜材料的電阻率直流四探針?lè)ㄊ菧y(cè)量薄膜材料的電阻率1 薄膜結(jié)構(gòu)與形貌表征薄膜結(jié)構(gòu)與形貌表征采用采用X射線衍射（射線衍射（XRD）測(cè)）測(cè)薄膜的晶相組成薄膜的晶相組成掃描電子顯微鏡（掃描電子顯微鏡（SEM）觀）觀察薄膜的表面形貌、顯微結(jié)察薄膜的表面形貌、顯微結(jié)構(gòu)及薄膜斷面、膜厚等構(gòu)及薄膜斷面、膜厚等1 薄膜結(jié)構(gòu)與形貌表征薄膜結(jié)構(gòu)與形貌表征用掃描

23、電鏡自帶的電子能譜損失譜(EDS)測(cè)定薄膜的組成元素分布和均勻性，結(jié)合電鏡形貌較準(zhǔn)確的判定相關(guān)微區(qū)結(jié)構(gòu)的成分，通過(guò)計(jì)算獲得各組成成分的相對(duì)含量。用原子力顯微鏡觀察Ti02薄膜的三維顯微圖像。 電流電流電壓關(guān)系曲線電壓關(guān)系曲線(lV曲線曲線)測(cè)量測(cè)量電流 一 電壓關(guān)系曲線(I一V曲線)在工程科學(xué)中是極其重要而又常用的關(guān)系曲線，在太陽(yáng)能電池的研究中，I一V曲線測(cè)量也是非常重要的研究手段。手動(dòng)測(cè)量IV曲線電路圖太陽(yáng)能電池的光電流一光電壓曲線(I-V曲線)和功率一光電壓曲線DSSC電池的組裝及其光電性能測(cè)試電池的組裝及其光電性能測(cè)試 采用恒電位儀，檢流計(jì)，電阻箱及球形標(biāo)準(zhǔn)氙（AM 1.5）組成的測(cè)量系

24、統(tǒng)來(lái)測(cè)量所組裝太陽(yáng)能電池的性能。 以球形氙燈為光源對(duì)電池進(jìn)行照射，通過(guò)電阻箱來(lái)調(diào)節(jié)電阻，通過(guò)恒電位儀記錄開(kāi)路電壓Voc，直流檢流計(jì)記錄短路電流Isc。DSSC電池的測(cè)試電池的測(cè)試在 染 料 敏化太陽(yáng)能電池中，通過(guò)I一V曲線測(cè)試可以得到的描述其光電性能的重要參數(shù)有以下幾個(gè): 光電轉(zhuǎn)換效率IPCE 、短路電流Isc、開(kāi)路電壓Voc 、填充因子FF 和電池的總效率 等。 光電轉(zhuǎn)換效率是入射單色光的光子變成電流的轉(zhuǎn)換效率（IPCE）。 短路電流是指電路處于短路（即電阻為零，只連接對(duì)電極和安培計(jì)）時(shí)的電流，它是光電池所能產(chǎn)生的最大光電流，此時(shí)的光電壓為零。 開(kāi)路電壓Uoc 是指電路處于開(kāi)路（即電阻為無(wú)窮

25、大，只連接參比電極和伏特計(jì)）時(shí)的電壓，是光電池所能產(chǎn)生的最大電壓，此時(shí)的電流為零。DSSC電池的光電性能測(cè)試電池的光電性能測(cè)試 當(dāng)太陽(yáng)能電池接上負(fù)載電阻后，太陽(yáng)能電池的輸出電壓和電流隨著負(fù)載電阻的變化而變化，當(dāng)負(fù)載電阻R=Rm 時(shí)，太陽(yáng)能電池的輸出功率為最大，即最大功率Pm，對(duì)應(yīng)電壓Um 和電流Im，可知Pm = ImUm。 填充因子FF 是表征太陽(yáng)能電池輸送電力的一個(gè)指標(biāo)，將最大功率Pm 和Uoc 與Isc 之積的比值定義為填充因子FF，即FF = Pm / UocIscImUm /UocIsc 。 光生電流的效率即光電池總的光電轉(zhuǎn)換效率，定義為最大輸出功率和入射太陽(yáng)光的能量（Pin）之比可通過(guò)下式來(lái)計(jì)算： 總= Pm / Pin入射單色光的光電轉(zhuǎn)化效率（入射單色光的光電轉(zhuǎn)化效率（IPCE）測(cè)量）測(cè)量IPCE即入射單色光子電子轉(zhuǎn)化效率，定義為單位時(shí)間內(nèi)外電路中產(chǎn)生的電子數(shù)Ne與單位時(shí)間內(nèi)的入射單色光子數(shù)Np之比。測(cè)試IPCE曲線，可以了解被測(cè)的電池樣品在哪些波長(zhǎng)范圍內(nèi)可以獲得較高的光子電子轉(zhuǎn)化效率，即可以得到該電池的光譜響應(yīng)情況。染料敏化太陽(yáng)能電池IPCE曲線 新型太陽(yáng)能電池及展望新型太陽(yáng)能電池及展望楊鳴春 目前，市場(chǎng)上的太陽(yáng)能電池主要以硅基太陽(yáng)能電池為主，其中又以多晶硅電池為主流。 近年來(lái)，多晶硅原料價(jià)格的迅速攀升，使其成本