太陽能材料的和發(fā)展

本文由syj983232貢獻pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。ｅｒｓｉＡｄａｃｅＭａｌａｉＩｖｎｄ—…ｎｕｌａｌｄｓｙＭ罌ｒ…ＦｒｍｏＡｖｎｅａｒｌｏｕｆｄａｅｄＭｔｉｓｅａ縫翡的趼●沈輝梁宗存李戩洪１引言隨著人類社會的不斷發(fā)展，人與自然的矛盾也愈來愈突出。目前全世界范圍面臨的最為突出自題是環(huán)境與能源．即勺換的緣故從物理角度來講，黑色意味著光線的幾乎全部的吸收、被吸收的光能即轉(zhuǎn)化為熱能。因此為了最大限度地實現(xiàn)太陽能的光熱轉(zhuǎn)換，似平用黑色的涂層材料就可滿足了，但實際情況并非如此。這主要是材料本身還有一個熱輻射問題。從量子物理的理論可知，黑體輻射的波長范圍大約在２—１０之Ｄ１ｕ１１間．黑體輻射的強度分布只與溫度平波長有關(guān)，輻射強度的峰［值對應(yīng)的波長在１ｍＤ附近。由此可見，太陽光譜的波長分布范圍基本上與熱輻射不重疊。因此要實現(xiàn)最佳的太陽能熱轉(zhuǎn)換，所采用的材料必須滿足以下兩個條件：①在太陽光譜內(nèi)吸收光線程度高，即有盡量高吸收率ｄ；＠在熱輻射波長范匿內(nèi)有盡可能低的輻射損失，環(huán)境惡化千能源短缺。這個問題當然要通過各國政府采取正確１３的對策來處理發(fā)展新材料廈相應(yīng)的技術(shù)，將是解決這一題逮最強為有效的方漆法。事實上滅近年來人們模對太陽能材扎料的研制目和利滅用暗，已顯示了墻積極有效錢的作用。伏這一新型萄二能材料干的發(fā)展．既描力可圖解塊人類面填臨的能源毅短缺，叉不桶造成甄境污從染。盡管蘆太陽能巨材掉料的成本腰還較高和性獨能還有峙進控一步提高烏但隨著材料債學脹的不斷進步精，太陽能材押料愈來愈顯腸示了誘人的銀發(fā)展前景。份可以預(yù)終見，在下甘個世紀，太議陽能材料將靜扮演更為重菌要的角色痰就象盜半導(dǎo)體等功種能材料的發(fā)智展帶來電信奪和計算機產(chǎn)液業(yè)的興起和微發(fā)展一拾即役有盡可能低朝的發(fā)射率床￡。一般講來說，對同攤一波長而言予，材料紋的吸收率和跌發(fā)射率有同疫樣的數(shù)值，乒即吸收率高夸貝相應(yīng)的傾發(fā)射率元欣也股高但吸收脾率ｄ與反良射率Ｙ廈拋透身率護ｔ滿使足如下關(guān)系貓ａ＋糊ｖ＋ｔ纖１＝。詢對干不透滿明材料由于速ｔ，則達ｄ＋ｖ恒Ｉ而對于楚黑＝０記－施樣阻，太陽能材供料廈相關(guān)技彈術(shù)也將帶來駁太陽能器件脅的產(chǎn)業(yè)化派發(fā)展，使蛋人類在環(huán)境幼保護和能覽源利用兩方葡面的午諧茫達到更加搖完亡頭善鞭的境界。蹄太陽能鈔是人類取之坡不盡，用之居不竭的可再筐生能源，也臨是清潔辰能源，不產(chǎn)飛生任何的耽環(huán)境污染詞。為了充棍分有效地淺利抖太遞陽ｊ奧能，人們發(fā)犧展了多砷太棵陽能材料。忌按性能和用偵途太體上可嗎分為光守熱轉(zhuǎn)換材料食，光電轉(zhuǎn)翠換材料，光誼化學能轉(zhuǎn)換惱材料和光能蹦調(diào)控旋色指物體來說，源ＹＤ倉，則貞ｑＬ根況據(jù)以上討論婆，可知最有下效的調(diào)太院陽能光熱大轉(zhuǎn)換材料是還在太陽光譜漿范圍內(nèi)，即惑＜２凍５有孩渣ｕ彎１潛｛ｖ０闖即擾）；而在振＾＞２唱ｍ，灣即熱輻射波頁長范圍內(nèi)，率有餡Ｄ｛ｖ儀１即悼或腎Ｄ）。一鴉般將具備這濤一特性的殺溶層材磁料絕稚為選擇性競吸收材料。扎如不完全滿拿足以上條件嚇，如在熱輻兄射哭變杠色材料等。張由此而形成淘太陽能光熱櫻利用，光被電利用，光約化學差能拘利用和太陽坦能光能調(diào)控悄等相應(yīng)技術(shù)霧從目前銳世界范匿內(nèi)蘇經(jīng)濟住渡餡長范圍內(nèi)峰￡有較大支的值，則盡煉管在太陽光迫譜ａ，仍乎有很大屋１熱輻龜射損失純這類材料乖通常稱為非倍選擇性涂層合材料。所庸有選擇末性吸收摘涂層的構(gòu)單造基本誤上分為兩浪個部份針：紅外反驚射底層溜（罷銅鋁澆等高紅外反膽射比金屬始）和太陽光態(tài)譜吸收層跌（金屬化掠合劈發(fā)騰展狀況來看莖，太陽能材翼料廈相應(yīng)利閱用技術(shù)是樓發(fā)展最１娃和最有盛央畫練發(fā)展前列景的高社技文產(chǎn)業(yè)之一。稻隨著科學技翻術(shù)白不斷的進步將苦不勺促斷地出現(xiàn)更臨為經(jīng)濟，性搬能更好的燒新型太Ｂ連能材料。界日幼物駁或金屬復(fù)臺南材料）。擊吸收涂層在傭太陽光波峰套值波長｛甜．０逢５朗ｍ很）耐近產(chǎn)扒生強烈的吸皆收，在溫紅外波段則柿自由透過金，并借助韻于戲２貢太陽能光應(yīng)熱轉(zhuǎn)換池我敞們知道，太照陽主要以影電磁輻惠射的形式結(jié)烏地球帶來光河與裳熱咐。太陽輻射豎波長主要分皆布在０２思～２５誤ｍ春５潮范圍內(nèi)。背從光熱效扎底端層的高紅外溉反射特性構(gòu)堵成選擇性涂抬層。實際上睡利用的選擇位性涂層巨材料，多是高將超細金屬廟顆粒分散在坐金屬氧化物奇的基體上形忠成黑色家吸收津?qū)?。珍這通常采妥用電化學，獵真空蒸發(fā)和鳳磁控濺射等歲蛋工粥藝來實現(xiàn)。沉液應(yīng)款來講，太陽撞光譜中的紅屋外波段直接秤產(chǎn)生熟效應(yīng)具，而絕大部曲份光能必不能直接產(chǎn)嶺生熱量。我鞭們感覺在強濱烈的陽光下頃的溫暖和炎捷熱，主刺要是我們的瞧衣服和皮膚蛾吸收太陽光戰(zhàn)線，從而產(chǎn)第生光熱轉(zhuǎn)林在備太陽能熱水滅器上得到廣術(shù)泛應(yīng)用的太掙陽能吸熱濁涂屜主要剖有：磁控碎濺射涂層，寫選擇性陽句極氧化涂層紀等。從使偉用和經(jīng)濟角乓度考慮螞，除掘了吸熱性能政外，還菜要躁維絹普資訊h擔ttp:/薦/昏cqvip伶產(chǎn)業(yè)論炎壇購糾新蜻蠟料免產(chǎn)業(yè)躲２臣０年０１符月刊亮況蒡爺園求棒使用壽命要得長，生長成紛本要１等辰。我國從８古年代開始沫加快了桌氐Ｄ誼太顯陽能的能量會密度低（帖０Ｗ窯）約１章ｏ／，昏而且不穩(wěn)定耽不連續(xù)。用失太陽能極電池及相簽應(yīng)儲存技術(shù)軋可太面積采擁集、儲存太拾陽能，適之應(yīng)姑于人們工作責和日常生怠活需要。沈目前太陽能畝電池，占箭主導(dǎo)市場的術(shù)是單晶午硅電池。估遭計不久的柿將來，多晶伸硅薄膜電池咽和非晶硅撿薄獎膜閃電池會逐步布占領(lǐng)市場調(diào)，并有可祥能最終取蔬代單晶硅冊的主導(dǎo)地拆持在嬌太陽能吸熱今材料方面簽的研究＇尚象清華大學慧，北京太穴陽能研究渠所州等單位先袖后研制出一菠系列優(yōu)良卸的選擇性涂孤層材料。份所研制的淡黑鈷選稻擇性吸收涂桂層具有良緣好的光譜選鼓擇性，適臺蘋應(yīng)用在工作窩魄溫誓度較高的尚真空集益熱管上。遙研制成功述的用于全玻產(chǎn)璃真空管上效鉛閘—統(tǒng)鋁太陽光懼譜選擇性吸句氨，逃。近槽來元國內(nèi)外在制仇備工藝上主轉(zhuǎn)要利用電澆化學和磁控再濺射方法，抓所研瓶位頂。近年來，喚隨著材料科嫂學的發(fā)展，黨不斷有新材煮料、新工榴藝出現(xiàn)油。象硒銦錮器電池成本劉低，性能美穩(wěn)定也是具端有很好發(fā)換展前景唱的。此外作腥為近年來太規(guī)陽能電池發(fā)勝展的最新成隸果，納米晶韻太陽互化剝學能電池貸更展現(xiàn)了麥太陽能撓電池的一個追新的發(fā)展體方向。蔑求制競的選擇性吸澇收涂層材料至向多層化痰，梯度化發(fā)牙展。如倍受炸重視府的五氮化鋁選擇魄性吸收涂層忘是新一代的倒吸熱涂層的偉代表。從爆目前已撒達到的水平劇來看，光熱嶄轉(zhuǎn)換材料的篩性能還可進曠一步提畝－示這不僅蘿需要人們不弱斷探索新駐的材料體系逗和制備工藝央，還可在津緞層墳的街玻璃蓋板表尾面上做文糕章。如德國備某研究所，萄利用全息照訓相技手對腦太陽能電塞池的發(fā)展進兇程簡單地回桑廄捷可款讓我們進一拘步了解吼材晨料科學對太繼陽能利用的禿至關(guān)重要的政作用，并對依材料研究提隆出更高無的要求。漢開發(fā)太陽能李電池必須面玩臨的問題，衣就是氐轉(zhuǎn)生產(chǎn)成本陶和提高闖光電轉(zhuǎn)換事效率。高性也能單晶硅電門池是建立在茶高質(zhì)量單晶秩硅材料溝和相關(guān)的成半熟的加工處柄理工藝基礎(chǔ)憲上的。目前派國內(nèi)外生產(chǎn)我單晶硅發(fā)主要采用提膝拉法和區(qū)情熔兩種工藝墻。通過現(xiàn)代跨先進的電池娛工藝，眉開發(fā)的單晶濟硅電池可分豬為平面單晶職硅高效電池門和刻槽埋柵肆電極單題晶硅電池燭。為了達到爺高效率的目但的，在平面蝕單晶硅中采蜻用表蠟面袖積構(gòu)化，用遷光刻腐蝕工灰藝制成倒金喂字塔結(jié)構(gòu)襖（表面開妥口尺寸為斑計術(shù)須，在平板蓋屑板表面上進渴行納米結(jié)構(gòu)察處理，以增陽加太陽光透賀射率，薯減少太陽能波的反射損失牽，從而使太劃陽能的熱利桿用效率得去到詠了佳進一步提高忙。療從惕技術(shù)與經(jīng)濟亭的觀點來看州，最簡單也錯最實際的擾途徑就是把辟太陽能奮轉(zhuǎn)換成熱能閣加以利用魂。事實上太寄陽能光熱轉(zhuǎn)榆換是目前床世界范策圍內(nèi)太陽望能利用的一壽種最普及最欲主要的形銷式。我國已剖成為優(yōu)世米界上生產(chǎn)太塑陽能熱水器熱最多的國異家，時也陰是世界上最小大的肅太陽能熱俗水器市場交?？深A(yù)見羽，太陽能烏熱水器將是菠不可取代的趨太陽能各利用形式鞋。攤１攤１帕再奉進行發(fā)射區(qū)絨鈍化和分區(qū)丈摻雜處理。陪所迭到的光奴電轉(zhuǎn)０盟×池０換效錄率可達到２縫魄左右。妙對刻槽埋柵繁電極單晶硅鈔電池，則霉利用單猜晶硅的各向完異性，通過壇化學腐蝕方揮法在電池表結(jié)面形成大小銀不同的系金字塔錐體飄＇再加上立我埋柵電極米等措施也柿可將轉(zhuǎn)換效艱率提高若＿惜趟３流太陽能光姥電轉(zhuǎn)換班太尺陽能光電謎轉(zhuǎn)換主要是晝半導(dǎo)體六材料為基石假，利用光挪照產(chǎn)出像生臂電子一空恩定對，在Ｐ百結(jié)上可以斗產(chǎn)生光電流煤和光電壓的躁現(xiàn)象（扎Ｎ光察到般２％０南左右?，F(xiàn)逮在單晶硅的扮電池工藝已灶近成熟，提嚼高轉(zhuǎn)換效率星主要是誰靠單晶硅表腥面微結(jié)構(gòu)處扶理和分區(qū)摻瘡雜工藝。近鴉斯國外有關(guān)揪單栽位綿又通過表面皇納米構(gòu)造減謹反射處理伐使單晶硅電視池轉(zhuǎn)換效率用已達沉２承虢左右。辭總的來看單著晶硅電池效疑率有可能還館會提高到接炊近２鼉５難披伏湊效應(yīng)），本從而實現(xiàn)疊太陽能光謠電轉(zhuǎn)換的裂目的。通殼常所用的半邁導(dǎo)體材箏料為硅、銘甲和Ｉ【懸ＶＩ一盲化臺物等。題一般對太陽撓能電池材料教有如下還一些要求：面要充分利用略太陽能輻射風，即半導(dǎo)體棍材料的禁帶剛不能太應(yīng)寬，否貝廈太陽能輻射末利用率太用低；有較高押的光電轉(zhuǎn)換蒼效立率；材料本芳身對環(huán)境不韻造成污染；蟻材料便于工滾業(yè)化生產(chǎn)史且材料寨性能穩(wěn)定?？弈苓_到這幾霸條要求的主范要有鍺硅超、砷化鎵鴿、硫化融銅銻化鎘況等。特別斑象鍺、硅碼、砷化鎵等構(gòu)的禁帶寬度周相當干近突紅外線的剝光子，對這門樣的半導(dǎo)體術(shù)＇太陽光譜磨的大部分，街包括各棕種潮可見光都可惕以用來產(chǎn)鍛生電子一鵝穴對但聞考慮到蜓只有禁帶寬跌空秋左積右。但由于刊單晶硅生產(chǎn)晝工藝復(fù)雜廈拉相應(yīng)的繁瑣揮的電池工藝肯，致且使凈單晶硅電池孫成本居高不授下，困此要藏大規(guī)模推ｆ份／陽能電武池靠單叢－￣＇陸晶硅是不可子能做到的。蠟潤近笛年來，多晶鑰硅薄膜電池恨由于成本煌較低，且前轉(zhuǎn)變效率也繳較高虜（５１飄而得到了訂迅速發(fā)展警。目前制備江多晶硅薄膜昨多栗用快掛１嗓—丘８強速潑熱化學氣幸相沉積（對?。种┖偷入x子后體增強化誠學氣相沉贊積Ｒ罷ＣＤ（痛ＥＶ）碎ＰＣＤ猜工藝迷化學氣相沉寇積主要是以爛三氯氫硅所（ｉＣ橫，四Ｓ喚ＨＩ】命氯劍化硅（緊Ｉ１或賊硅烷（ｉ綢等為原幼料，在真空夜石英管反應(yīng)勉室Ｓ伯Ｃ）出Ｓｌ）復(fù)內(nèi)沉稠而蘋成薄膜伶厚度可得照到精確控轟制，襯底材代料一般選用賓貼度她在０５碌．電子伏特惱的半導(dǎo)體才惠有較高的光病電轉(zhuǎn)換效也率，因真．兼—捎１５此硅帆砷化鎵絡(luò)等是理想的招電池材料碌而銻化鎘傲由于鎘是有痕毒元勿紊著，其應(yīng)用受象到一定限制驅(qū)。再從原航料資源、饞生產(chǎn)工藝和械性能穩(wěn)儲Ｓ季ｓ０Ｓ窩等。近些唱年來一種削以冶金級硅拋粉制作的顆返粒１唐１皿１岡拉硅攤帶為襯底的玩多晶硅薄球膜電池蒼引人注目，欺這為發(fā)展低寨價長壽包電池找到庭了一條新客路子。制獅備多晶硅命薄膜電池的組關(guān)鍵就是再害結(jié)階定薄性等方面綜落臺考慮，硅世是最臺適最狼理想的太那陽能電涼池材料，停彩這爭也是為什么嫩太陽能電池萌主要硅材貼料為主訓原因太共陽能光儲電利用是近料些年發(fā)展最粗快，最具活漂力的研究領(lǐng)包域。從太陽膀能的特補點和使用方培便性而言，湖太陽能電越池的出現(xiàn)反和發(fā)展是標海志人類責用亦太陽能達到庸的～個新的久發(fā)展階段。俘眾所周知，濁在地球表面掠疏晶唇工藝，現(xiàn)在援幾乎所有制舊備單晶硅高凍效電池的挨技術(shù)部用于扁制備滴多憂晶硅薄膜通電池的工藝久上多晶鑄硅薄膜電池湖將最終取代崖單晶硅淹電池，而作槍為市場葬的主導(dǎo)產(chǎn)品歪。勒現(xiàn)待在非晶硅竹電池研究也積取得了防突破性進展手。美國聯(lián)合祥太陽屯能日系統(tǒng)公司朱以不銹鋼板扇作襯底，采沙用單層，雙火層、三層本痰征非蓬維臘普資訊h虎ttp:/懼/委cqvip浮邁Ａ功ｖｎ可ｅＭａ扶ｅｉ塘ｌｎｕ通ｔｙａ裳０賣／Ｏｊ杠ｄａ撐ｃｄｔ嗎ｌｓｄ若ｓｒ諸￣Ｉ?。妫灿嫞皾搼簦淙Γ簦颍彡懀螅铮焱剑酰恚锞В妫粒洌隼@ａｎ渾ｃｅＭ蛾ａｅｉ肥ｌＩ擱ｄｓｒ居ｎｕ敲ｔｉＦｏ矛ｒ攝悟—斗研———餃昌僻硅薄膜結(jié)篇構(gòu)，使非熊晶硅電池短轉(zhuǎn)換效率達造到９１在陡—柏蕊，估計盈不久將小會達到１％忘目標。活可以預(yù)巧見，由于更乘低的生產(chǎn)成慰本和較高參５的瘡的代轉(zhuǎn)換效率，是非晶硅電丹池也將是太膜陽能電池的焦主要發(fā)展產(chǎn)針品之，膽反獻向時，則產(chǎn)仿生與上述相賠反的過程烈，即電子役和離子從著剝色的電閑致變色層內(nèi)頂抽出而使件其退色換與電致變色襪系統(tǒng)相比涂，氣致變色他系統(tǒng)具有結(jié)罩構(gòu)簡單和調(diào)蝶光范圍喘寬（＿夠５的特點兩。氧化鎢薄進膜也是性能宮優(yōu)良的氣滲致變色畫５７神材描料。氣致螺變色系統(tǒng)主鞋要由雙層爐薄膜構(gòu)成招，即在平膀板玻璃上貢先沉積氧宜化鎢，然后燭沉淀一層催框化劑層，龍催化劑層與枯另一平板主玻璃保持朝一定間隙。丈著色時充含女有微量氫碎氣的惰性氣罩體即可，多退色則更充氧氣或空強氣就可實現(xiàn)啦。變色原理雷是基于氧化潑還原反應(yīng)貿(mào)和合氧化鎢的懇變價特性挎。皺有鈔很好的市場須發(fā)展前景五。錯硒銦銅多晶磚薄膜電池發(fā)的效率穩(wěn)綿定在１憲砩左右，其渴成本較硅軌材浪料電池都料低，并且易廉于規(guī)模生禿產(chǎn)硒銦銅石電池由很榜薄的四層該材料構(gòu)成嶺，其中每一抗層都只有紙釋張厚度白歡１２。沈在太陽光照臟射勺屑／０軍下衡，由中間兩糾層發(fā)電，宗上下兩層將毅電導(dǎo)出。攻幾百平方米扔面積的渾這種電池市重量只有５步左右但蝦這種電池亮所用材料并由于硒、國銦０遼都翅是比較稀虎有的元素帶，因此這類帆電池發(fā)展宇將受到一定蘋限制不邊管是硅材料斗電池，還哄是硒銦銅電甚池，由于煌制備ＴＥ￣錯資源流；ｎ問題捏成本柯健能降得很低雅最近受到隨國內(nèi)外科學渾家高度重視瘦的納米販昌二氧化鈦村右∞榆化學能電母池顯示了逗更好的發(fā)展翁前景這仇種新型生電池以納米叼多孔二氧化士鈦為半導(dǎo)體久電極、蹦疤睦渡金屬太以及０靠等有捫化顛臺物作染料森，并選用申適當?shù)难趸湟唬筮€慌原電解質(zhì)冰。其光桂電轉(zhuǎn)換效烏率也達到１俊嘴以上，涌制備威本僅躁為硅太陽能隊電池的１晌／５閥１１厭’嚴壽命能達到肢２年以上匯。這類太陽沾能化學能電束池的研制和左＿／０絕０開發(fā)匠，必將對人澆類太陽能利噸用起巨大廳的促進作用勝從太陽桶能電池的討發(fā)展歷史來鏡看，材料寫研究起決意定性的作慢用，每禿一新材料甩的出現(xiàn)，都密給太陽能鄉(xiāng)電池及太光陽能光唐電利用帶臥來一次晃變革。隨著阻新材料，新衰工藝的不斷魔出現(xiàn)，太煙陽能電池滑的效率流及穩(wěn)定性等晝將會得到進棉一步提高項最崖近穗國夫醒和費太陽能車系統(tǒng)研究所煉研制氣致變繪色系統(tǒng)有突健破性進團展，所推出阻的樣品為帶閘有兩個變色傷單元的房門憂，每個變枕色單元遲的面積為助８０ｘ抓００，儲其變色退色艱過程在幾掌秒鐘之內(nèi)嗓０］省０￣融即完成，咽并且在變色反３。歡后當性能仍保持貪穩(wěn)定，其樣瓜品在９年毀００進７乏德傳國漢諾威博寺覽會上倍受咬注目估獄計不久這一袍變色系統(tǒng)將封不斷恐成益熟，不版斷完善。括擾電比致變色，氣測致變色這類喜太陽能調(diào)控可變色材料具皮有很好的搬研究前濁景和廣闊的皂應(yīng)用范圍雙，如可用于銹交通工具的守門窗，建筑講物的門傷窗以及作為稍顯示器件等傻。至今為禾此，這類材煎料變色機豆理和制仍備工藝還有潤待進一步研叉究，特別是瀉變色系統(tǒng)有排待于進一儀步膛簡蒜化、優(yōu)化，導(dǎo)相信不久允的將來票，這類材料趟將很快進＾冶實用化階哭段章，使人們臭利用太陽能納的形式株向智能化發(fā)部展。晴５賤結(jié)束語群陡４臭太陽光調(diào)北控變色悠以倦上就與太陽威能材料的發(fā)衫展狀況進行窯了撬述。玉總的來看，糖太陽令光調(diào)控變色感材料，如顏電致變色和圈氣致變色材腥料也是太炸陽能材料泊家族的重要郊成員這央類材料的出雖現(xiàn)，標致人雹類利用太肉陽能的拴水平的進潑一步提高包電致變色餐材料在國舟外已有很長旬的研究歷史狡。在近些年批，由于吃真空技術(shù)和判薄膜工藝技扣術(shù)的進步，博電致變色芝材料也成怪了太陽甜能材料的穗—植個研究熱點姿?，F(xiàn)已清豬楚，許多金堅屬氧化物都秀是優(yōu)良脅的電澆致變色材料晶，如氧化鎢典、氧化鎳、哄氧化鉬等，辮但性能最好舊的當屬永氧化鎢揮目前氧化鎢趣薄膜的制備治工藝主要熟有真空蒸膚發(fā)，涉磺控濺射和稼濕化學法等晚電致變炎色材料可用激于建筑物太因陽光調(diào)蹲太陽能利押用的和水平，最終拿取決于太陽賓能材料的發(fā)攔展水平。新燈材料置、新工藝的錢出現(xiàn)可進度一步提高人屢類利用太巨陽能的水解平。象渡太陽能電濃池和太陽能句調(diào)控材料版和系統(tǒng)，正鋤在和即將質(zhì)形成一個嗎大規(guī)模拖的高科技產(chǎn)劍業(yè)從科學測和經(jīng)濟發(fā)展度來看，這部嘉是具有重大森意義的用ａ歐美有百紐萬屋頂發(fā)電啟計劃并在制拖定太空發(fā)敘電戰(zhàn)略，我頌?zāi)驀谖鞑康厮螀^(qū)實施陽光陣發(fā)電工程每。如能利用勵太陽能電男池發(fā)展爸太蝴陽能電動貝汽車，不僅嘴能節(jié)省大量企礦物燃料，真而且能從根淺本上改滅善環(huán)境污染篇狀況。從發(fā)獄展經(jīng)濟、提冊高產(chǎn)品檔隸次和開發(fā)新宇產(chǎn)品來陵看，太陽能新材料及相應(yīng)巡技術(shù)產(chǎn)品也偽是有廣闊發(fā)金展前景的虎。象太眼陽能電視謀，冰箱及蛋太陽能加工回技術(shù)，都舟具有廣闊的宅市場，將利給我國經(jīng)喉濟帶來活力宗和新的經(jīng)濟閣增長點。米太陽能利蓮用日益與貧建筑結(jié)幫合在一起，員建筑材料也佳有向功能漢化發(fā)展的撕趨勢而太寺陽能利梳用就是一個貧重要的結(jié)臺努對象箏如能結(jié)臺太素陽能利用特數(shù)點，可盼控貝變色材料，京透光調(diào)節(jié)范窗圍１＿０梨這對于夏季玉防止室內(nèi)邪熱Ｏ麗５木‰企過青和瓦降低室內(nèi)空晌調(diào)電能消勸耗具有重要銳作用，是淘一種很好百的光能調(diào)扔控溝節(jié)能材料義。但電以致變色系副統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比運較復(fù)雜，一著般需要五踢層聰薄負膜結(jié)構(gòu)，即道分別在兩平役板玻璃內(nèi)窩表面積透明可導(dǎo)電層電極聰．在每及一電極上議沉積氧化授鎢變色系．滲置于膜層中識間的為離子女導(dǎo)體膜鼓或電解液墾。電致變黑色的工作原門理為，在外丟加電壓的搭作用下，通僻過透明蕉導(dǎo)電層提供朱的電子和存庫貯在一邊的六電致變色層選的并經(jīng)離饑子導(dǎo)體層時以快離子圣方式傳輸?shù)呐跽x子共格同注＾另佩—論邊的電致變西色層，壩并使其發(fā)生叨氧化還原的墳電化學反應(yīng)久而著色。當挪旄壓電壓坊厲開榨發(fā)更多的裳新產(chǎn)品。象畏電致變終色，氣致變娃色材料就是士值得開發(fā)私調(diào)的趴高科技新型蘿建材產(chǎn)品拴通過利用灣這些太陽能收建材，使人材們將建展筑物與太陽巡能利用得到貫完善的結(jié)臺功。國外已建改有多種太陽拘能住宅示，我們只要嫌從中吸取相話關(guān)技術(shù)推廣乒應(yīng)用．就郵可很好地造搖福劫于何人類和大肌自然。舟萍1級本文由su寧np_ls抖j貢獻夏d氏oc文檔可份能在WAP棒端瀏覽體驗貍不佳。建議鋸您優(yōu)先選擇濃TXT，或偏下載源文件擾到本機查看箱。滋太保陽能材料的割研究和發(fā)展凡引言隨忽著人類社會指的不斷發(fā)展透，人與自然到的矛盾也愈舌來愈突出。弟目前全世界冬范圍面臨場的最為突出促的問題是環(huán)豬境與能源，繭即環(huán)境惡化寨和能源短缺肯。這個問題悼當然要通過剛各國政府溪采取正確的兵對策來處理鐮，發(fā)展新材耐料及相應(yīng)的扁技術(shù)．將是跨解決這一問建題最為有煌效的方法。霜事實上近年粉來人們對太羊陽能材料的啄研制和利用醬，已顯示了世積極有效智的作用。這括一新型功能虎材料的發(fā)展匯，既可解決和人類面臨的材能源短缺，兩又不造成冠環(huán)境污染。蜘盡管太陽能莫材料的成本布還較高和性嚇能還有待進歲一步提高，企但隨著材元料科學的不金斷進步，太恩陽能材料愈包來愈顯示了蹤誘人的發(fā)展測前景?？梢燥烆A(yù)見，在下價個世紀，應(yīng)太陽能材料騙將扮演更為凳重要的角色所。就象半導(dǎo)息體等功能材掩料的發(fā)展帶伐來電信和刪計算機產(chǎn)業(yè)康的興起和發(fā)固展一樣，呆太陽能材料飲及相關(guān)技術(shù)課也將帶來太寄陽能器件渣的產(chǎn)業(yè)化的客發(fā)展，使帶人類在環(huán)境啄保護和能源授利用兩方面定的和諧達到話更加完善的角境界。責大陽能是人鉤類取之不盡禿，用之不竭介的可再生能莫源，也是清嚇潔能源，不磁產(chǎn)生任何的酷環(huán)境污染正。為了充分死有效地利用奮太陽能，人胃們發(fā)展了多孫種太陽能材燈料。按性能兼和用途大御體上可分為漏光熱轉(zhuǎn)換材弊料，光電轉(zhuǎn)稻換材料，光賣化學能轉(zhuǎn)換填材料和光能脅調(diào)控變色戀材料等。由河此而形成太扯陽能光熱利恩用，光電利迷用，光化學閥能利用和太刃陽能光能專調(diào)控等相應(yīng)剝技術(shù)。從目蓄前世界范圍病內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展趴狀況來看，貝太陽能材料礎(chǔ)及相應(yīng)利媽用技術(shù)是發(fā)絞展最快和最哨有發(fā)展前景扛的高科技產(chǎn)筍業(yè)之一。隨哥著科學技術(shù)滲的不斷進蛾步，將不斷排地出現(xiàn)更為鑼經(jīng)濟，性能昆更好的新型咐太陽能材料撲。本文主要臨綜述和評估餡近年來國味內(nèi)外太陽能言材料的發(fā)展尺狀況，主要慚涉及光熱轉(zhuǎn)肯換，光電轉(zhuǎn)目換及變色材查料的最新鐵研究動態(tài)和閉發(fā)展前景，近并對國內(nèi)發(fā)濟展大陽能材劍料及相應(yīng)技筒術(shù)，提出一已些看法。太2太陽昂能光熱轉(zhuǎn)換除我們知道扁，太陽主要梨以電磁輻射快的形式給地剝球帶來光與系熱。太陽輻醫(yī)射波長主要閘分布在哨0．25-蓋2.5梨μ樓m范圍內(nèi)舒。從光熱效棚應(yīng)來講，太紫陽光譜中的巴紅外波段直美接產(chǎn)生熱愧。由此可控見，太陽光催譜的波長分壤布范圍基本歷上與熱輻射荷不重疊。因妙此要實現(xiàn)最牲佳的太陽李能熱轉(zhuǎn)換，蛾所采用的材暢料必須滿足子以下兩個條字件：鋼①套在太陽光譜神內(nèi)吸收光線常程度高，至即有盡量肉高的吸收率揚a；攀②載在熱輻射波仇長范圍內(nèi)有自盡可能低的火輻射損失，葛即有盡可裹能低的發(fā)射膚率聰ε窗。一般來說以，對同一波臭長而言，材除料的吸收率梳和發(fā)射率忌有同樣的數(shù)鉛值，即吸收損率高則相應(yīng)予的發(fā)射率也菠高。但吸收桶率a與割反射率判Υ步及透射揀率t滿券足如下關(guān)系故：a＋徑Υ展＋t=l。務(wù)對于不透明筑材料由于案t=0,則強a＋憐Υ乘=1。而抗對于黑色物此體來說，初Υ≈歪0,則a尺≈假l。根據(jù)以畝上討論，可嚇知最有效的期太陽能光熱冒轉(zhuǎn)換材料孫是在太陽光隆譜范圍內(nèi)，省即趕λ伐＜2．5菊μ忠m，有a制≈瞧1（即素Υ≈章0）；而在抄崖λ構(gòu)＞2航μ民m，即熱輻俗射波長范圍違內(nèi)，有潔ε≈鴿0(即現(xiàn)Υ≈私l或a舍≈無0）。一般余將具備這一歪特性的涂局層材料稱為腐選擇性吸收姑材料。如不捧完全滿足以伴上條件，如挽在熱輻射波侮長范圍內(nèi)櫻。浪ε太有較大的珠值，則盡管罪在太陽光譜錯a膠≈津1，仍有很凝大的熱輻射蘭損失。這最類材料通常戀稱為非選擇鐘性涂層材料恩。所有選桌擇性吸收涂店層的構(gòu)造基罰本上分為兩券個部份：室紅外反射底偏層（銅、鋁迎等高紅外反孤射比金屬）摸和太陽光譜惠吸收層（金內(nèi)屬化合物巷或金屬復(fù)合仁材料)。吸抵收涂層在太慈陽光波峰值歐波長（0.付5呢μ委m）附近產(chǎn)雀生強烈的玩吸收，在紅端外波段則自井由透過，并柴借助于底層溜的高紅外反惕射特性構(gòu)成崗選擇性涂霸層。實際上剪利用的選擇永性涂層材料舟，多是將超孔細金屬顆粒第分散在金屬鬼氧化物的基艦體上形成尊黑色吸收涂攪層。這通博常采用電化艙學，真空播蒸發(fā)和磁控戲濺射等工藝近來實現(xiàn)。攪在催太陽能熱水錢器上得到廣幫泛應(yīng)用的太立陽能吸熱涂妨層主要有：棍磁控濺射涂位層，選擇餡性陽極氧化內(nèi)涂層等。從假使用和經(jīng)濟索角度考慮，巨對光熱轉(zhuǎn)換想材料的基本便要求，除了嬌吸熱性能奏外，還要求河使用壽命要斜長，生產(chǎn)成危本要低等。因我國從8疤0年代開無始加快了緞在太陽能吸賊熱材料方面揀在研究，象軌清華大學，鬼北京太陽能廊研究所等單恨位先后研純制出一系列格優(yōu)良的選擇非性涂層材料矛。所研制晴的黑鈷選擇療性吸收涂層煉具有良好的廢光譜選擇說性，適合應(yīng)舍用在工作溫賀度較高的真趣空集熱管上錄。研制成功莊的用于全玻扛璃真空管僻上鋁-氮/鑒鋁太陽光譜觀選擇性吸收堅涂層也具有茫很好的性能卻參數(shù)。近重來國內(nèi)外在惠制備工藝典上主要利用維電化學和磁匪控濺射方法全，所研制奪的選擇性吸溫收涂層材料煙向多層化探，梯度化發(fā)事展。如倍受違重視的氮化朱鋁選擇性吸批收涂層是新遍一代有吸熱陡涂層的代濱表。從目前打已達到的水竟平來看，光乞熱轉(zhuǎn)換材料宴的性能還可溜進一步提高狹，這不僅洪需要人們不墻斷探索新的禾材料體系和安制備工藝，擦還可在涂挎層的玻璃蓋潛板表面上做饞文章。褲如德國某研凳究所，利菠用全息照相帝技術(shù)，在妹平板蓋板表溜面上進行納叉米結(jié)構(gòu)處理幕，以增加子太陽光透射渾率，減少太孔陽能的反射革損失，從而腹使太陽能的生熱利用效率塘得到了進獅一步提高。牧從技術(shù)與經(jīng)寧濟的觀點來炎看，最簡單割也最實際的尤途徑就是把史太陽能轉(zhuǎn)底換成熱能加酸以利用。衛(wèi)事實上太陽批能光熱轉(zhuǎn)換伸是目前世界棒范圍內(nèi)太陽妹能利用的一并種最普及弱最主要的形醬式。我國已鳥成為世界上恥生產(chǎn)太陽能姓熱水器最多巧的國家，同請時也是世晉界上最大的撐太陽能熱水瞎器市場?？杉粢灶A(yù)見，太令陽能熱水器御將是不可取沫代的太陽荷能利用形式酷。與國內(nèi)其斜它省區(qū)相比雅，盡管廣東萄地區(qū)有著豐將富的太陽能側(cè)資源，但涌太陽能熱水茄器的利用和功普及還有相爐當?shù)牟罹唷｝斁铜h(huán)保這一勺點來考慮，暢在廣東省半大力推廣太偵陽能熱水器塘利用就大有緒必要。這除霉了政府應(yīng)推憤出相應(yīng)政策譜外，對熱水疲器本身也牧是提出了更透高的要求，蜂特別是光熱退轉(zhuǎn)換材料的支性能更需進獸一步發(fā)展提維高，以使商太陽能熱水嫁器的性能，駝壽命和使用果效果更能得沾到人們普遍系認可3扛太陽能光電哥轉(zhuǎn)換太陽矛能光電轉(zhuǎn)換突主要是以半金導(dǎo)體材料為井基礎(chǔ)，利用透光照產(chǎn)生電洞子-空穴對鴉，在PN訪結(jié)上可以忍產(chǎn)生光電流筆和光電壓的勒現(xiàn)象（光伏抵效應(yīng)），從唱而實現(xiàn)太陽菊能光電轉(zhuǎn)換燭的目的。逆通常所用的色半導(dǎo)體材料稅為硅、鍺和塘Ill－毛V化合物紙等。一般對嫁太陽能電池更材料有如塑下一些要求夜：要充分利角用太陽能輻礙射，即半導(dǎo)染體材料的禁緊帶不能太寬恥，否則太艙陽能輻射利分用率大低；降有較高的光史電轉(zhuǎn)換效率退；材料本身泳對環(huán)境不造咱成污染；亡材料便于工密業(yè)化生產(chǎn)且便材料性能穩(wěn)河定。能達到籮這幾條要求惑的主要有鍺棵、硅、砷蠟化鎵、硫化死銅，銻化鎘岡等。特別象恩鍺、硅、砷擋化鎵等的禁比帶寬度相當遮于近紅外比線的光子，抵對這樣的半祝導(dǎo)體，太陽懇光譜的大部襪份，包括各醉種可見光都槐可以用來產(chǎn)日生電子-刮空穴對。尤但考慮到只暖有禁帶寬度扛在0.5瓜－1.5放電子伏特的積半導(dǎo)體才有咸較高的光漸電轉(zhuǎn)換效率社，因此硅、仔砷化鎵等是繞理想的電池訊材料。而銻謝化鎘由于鎘衣是有毒元桃素，其應(yīng)用懶受到一定限捐制。再從原忙料資源、生績產(chǎn)工藝和性艱能穩(wěn)定性等站方面綜合韻考慮，硅是泡最合適最理悠想的太陽能展電池材料，云這也是為什寬么太陽能電催池主要以硅童材料為主屢的原因。太侵陽能光電利仇用是近些年老發(fā)展最快，監(jiān)最具活力的難研究領(lǐng)域。翼從太陽能靜的特點和使咐用方便性而薪言，太陽推能電池的出匪現(xiàn)和發(fā)展是桑標志人類利保用太陽能魂達到的一個惕新的發(fā)展階罷段。眾所周戶知，在地球避表面太陽能紹的能量密度儉低（l0狡00w/m藥2）而且群不穩(wěn)定不連傳續(xù)。，顏用太陽能電眼池及相應(yīng)儲酬存技術(shù)可大友面積采集、蕩儲存大陽佳能，以適應(yīng)訴于人們工作尤和日常生活錄需要。目前暑大陽能電池凳，占主導(dǎo)市縱場的是單梨晶硅電池。濫估計不久的伙將來．多晶叉硅薄膜電池響和非晶硅薄叼膜電池會逐部步占領(lǐng)市襪場，并有可根能最終取代鈴單晶硅的主鴨導(dǎo)地位。近卵年來，隨著梁材料科學的地發(fā)展，不店斷有新材料踩、新工藝出榴現(xiàn)。象硒銦吩錮電池成本效低．性能穩(wěn)掙定也是具有虜很好發(fā)展察前剃景的。此外何作為近年來后太陽能電池靈發(fā)展的最新夠成果，納米喘晶太陽化學知能電池更佛展現(xiàn)了太陽智能電池的一綱個新的發(fā)展綿方向。對太嘗陽能電池的墻發(fā)展進程簡毫單地回顧，路可讓我們誦進一步了解寇材料科學對濾太陽能利用濫的至關(guān)重要狗的作用，漲并對材料研患究提出更鎖高的要求。醒開發(fā)太陽能遷電池必須面謙臨的問題，謊就是降低生侵產(chǎn)成本和提石高光電轉(zhuǎn)仇換效率。烘高性能單晶預(yù)硅電池是建責立在高質(zhì)量啊單晶硅材料避和相關(guān)的成注熟的加工處練理工藝基辦礎(chǔ)上的。目殲前國內(nèi)外生斷產(chǎn)單晶硅主惡要采用提拉碑法和區(qū)治兩方種工藝。通愧過現(xiàn)代先銹進的電池工收藝，開發(fā)澆的單晶硅電益池可分為干就面單晶硅高跪效電池和刻導(dǎo)槽埋柵電麻極單晶硅電逃池。為了達捕到高效率的扁目的，在平饒面單晶硅中誰采用表面積桌構(gòu)化，用典光刻展過工糊藝制成倒金竊字塔結(jié)構(gòu)（聰表面開口尺協(xié)寸為10楚X10吸μ起m）再進行諒發(fā)射區(qū)鈍趙化和分區(qū)摻徑雜處理。所睜達到的光電孟轉(zhuǎn)換效率可撤達到20皺％左右。對沾刻槽埋柵電黎極單晶硅羽電池，則利塊用單晶硅的冒各向異性，趕通過化學腐蝕蝕方法在電稅池表面形成譯大小不同草的金字塔錐纖體，再加謹上刻槽埋柵遇電極等措施男，也可將擦轉(zhuǎn)換效手提今高到20幟％左右。皮現(xiàn)在單昌硅搖的電池工藝乞已近成熟，睡提高轉(zhuǎn)換效吸率主要是靠突單晶硅表面甘微結(jié)構(gòu)處畝理和分區(qū)摻紐雜工藝。近欣期國外有關(guān)圈單位又通過廁表面納米構(gòu)撕造減反射處庫理，使單申晶硅電池轉(zhuǎn)饑換效率已達剃到23％密左右。總的姥來看單晶硅礎(chǔ)電池效率有跟可能還會提棋高到接近茫25％左制右。但由于割單晶硅生產(chǎn)菜工藝復(fù)雜及牲相應(yīng)的繁瑣如的電池工藝畢，致使單歪晶硅電池成聰本居高不下金。因此要惑大規(guī)模推廣拉太陽能電池壁靠單晶硅是劍不可能做月到的。近年伙來，多晶硅傷薄膜電池由餃于成本較低賞．且轉(zhuǎn)變效立率也較高（禿15－18元％）而得錫到了迅速發(fā)酒展。目前制糟備多品硅薄翠膜多采用快炎速熱化學氣介相沉積（R體TCVD）孫和等離子釣體增強化學港氣相沉積（基PECVD冊）工藝?；瘞r學氣相沉積認主要是以三貝氯氫硅（納SiHCl尺3）、四氯楚化硅（Si彼Cl4）或振硅烷(Si鄭H4)等為逐原料，在真壤空石英管反竭應(yīng)室內(nèi)沉坊積而成。薄峽膜厚度可得嚇到精確控制雁，襯底材料蔬一般選用愿si、Si屈O2及素Si3N4嗓等。近些筋年來，一種刷以冶金級硅照粉制作的顆干粒硅帶為襯墾底的多晶硅雙薄膜電池引疫人注目，牙這為發(fā)展低非價、長壽電蹄池找到了一植條新路子。伸制備多晶硅級薄膜電池的翼關(guān)鍵就是尋再結(jié)晶工藝飄，現(xiàn)在幾出乎所有制備貫單晶硅高效抓電池的技術(shù)誰都用于制備夸多晶硅薄愧膜電池的工附藝上。多晶前硅薄膜電池燥將最終取代牲單晶硅電池殘，而作為市艷場的主導(dǎo)產(chǎn)憂品?，F(xiàn)在祝非晶硅電池臥研究也取得透了突破性進增展。美國聯(lián)張合大陽能系賢統(tǒng)公司以不嗚銹鋼板作螺襯底，采用詳單層、雙層適、三層本征目非晶硅薄膜公結(jié)構(gòu)，使非瞇晶硅電池轉(zhuǎn)連換效率達煤到9－1閣3％，估計舞不久將會達鏟到15％櫻的目標?？苫家灶A(yù)見，由歸于更低的生倆產(chǎn)成本和伯較高的轉(zhuǎn)換升效率，非晶餅硅電池也將決是太陽能電合池的主要發(fā)陪展產(chǎn)品之一槐，有很好錄的市場發(fā)展仆前景。硒師銦銅多晶薄盞膜電池的效盜率穩(wěn)定在辱15％左右睡，其成本較妨硅材料電池燈都低，并且歌易于大規(guī)翠模生產(chǎn)。硒塞銦銅電地由牙很薄的四層鈴材料構(gòu)成，檢其中每一層秀都只有紙張羊厚度的表1/20。巾在太陽光照磨射下，由中魚間兩層發(fā)電澤，上下兩層洞將電導(dǎo)出。鐵幾百平方厭米面積的這五種電池重量達只有50找kg左右裳。但這種電存池所用材料拋由于硒、銦社都是比較竹稀有的元素習，因此這類尤電池發(fā)展將興受到一定限析制。不管是杠硅材料電池井，還是硒足銦銦電池，路由于制備工聚藝和資源問構(gòu)題，成本不呀可能降得很結(jié)低。最近受裕到國內(nèi)外科漢學家高度餓重視的納米啞晶二氧化鈦稻（TiO2燒）化學能電鬧池，顯示了面更好的發(fā)展羨前景。這錘種新型電池帶以納米多孔蘆二氧化鈦為虹半導(dǎo)體電極跑、以過渡隨金屬Ru溉以及O慚s等有機投化合物作閥染料，并選偽用適當?shù)难跚只?還原電淡解質(zhì)。其光夸電轉(zhuǎn)換效率呈也達到1眾0％以上赤，制備成本湖僅為硅太陽敏能電池的嘗1/5-l短/l0，壽猶命能達到槐20年以維上。這類太另陽能化學饅能電池的研椅制和開發(fā)，醒必將對人類箭太陽能利用貞起巨大的促漲進作用。從乳太陽能電踐池的發(fā)展歷滾史來看，材丟料研究起決龜定性的作用易，每一新材險料的出現(xiàn)，示都給太陽率能電池及太袋陽能光電利培用帶來一次污變革。隨著她新材料，新川工藝的不斷瓶出現(xiàn)，太周陽叔能電池的效訊率及穩(wěn)定性降等將會得到鍋進一步提高事。4太鋤陽光調(diào)控變控色太陽光杯調(diào)控變色材援料，如電銳致變色和氣學致變色材料碰也是太陽能退材料家族的漂重要成員煙。這類材料捧的出現(xiàn)，標情致人類利用亮太陽能的水液平的進一步乏提高。電辭致變色材料厚在國外已有打很長的研究志歷史。在近伐些年，由于濃真空技術(shù)和蚊薄膜工藝吵技術(shù)的進步煎，電致變色綿材料也成了廚大陽能材料汽的一個研究像熱點?，F(xiàn)已圖清楚，許多扒金屬氧化蠶物都是優(yōu)良掀的電致變色擾材料，如