柔性太阳能电池研究概述msesmart@gmail.com编写2011年 华中科技大学1、引言柔性太阳能电池,是薄膜太阳能电池的一种,而且技术先进、性能优良、成本低廉、用途广泛。可以应用于太阳能背包、太阳能敞篷、太阳能手电筒、太阳能汽车、太阳能帆船甚至太阳能飞机上。柔性太阳能的一个重要应用领域是 BIPV(BuildingIntegratedPhotovoltaic,光伏建筑一体化),它可以集成在窗户或屋顶、外墙或内墙上。2、太阳能电池原理在金属表面照射紫外光,可以发生光电效应。如爱因斯坦结束的那样,由于入射光的光子能量大于电子的束缚能,所以产生自由电子。太阳能电池的功能是把太阳光转换为电压和电流,是一种光电转换。光伏效应比光电效应的效率高得多。因为在发生光伏效应的太阳能电池中,2种极性相反的半导体组成了p-n结(p-nJunction),形成内建电场,驱动电子进入电路,在电路中形成电压和电流。如下图 1所示。图1太阳能电池的基本机构,如图 2所示。P-n结由两种极性相反的半导体组成。n型半导体,是掺 P的 Si晶体,易于给出电子,是施主(donor)材料。p型半导体,是掺 B的 Si晶体,易于获得电子,是受主(acceptor)材料。它们独立存在时,都是电中性的。当两种半导体连接在一起,电子从 n型半导体扩散到 p型半导体.在 p型半导体靠近边界附近,形成负电荷区,在 n型半导体靠近边界附近,形成正电荷区。出现从 n型半导体指向p型半导体的内建电场。扩散( diffuse)到 p型半导体的部分电子,又在内建电场作用下漂移( drift)到 n型半导体,最终 p-n结中电子的扩散和漂移达到热平衡。图 2太阳能电池的结构当太阳光照射到 P-n 结,如果光子能量 hv 超过带隙的能量阈值,电子吸收 hv,进入导带,如图 2.3 所示。当一个价带电子进入导带,在价带中就留下一个空穴( hole),形成电子-空穴对。P-n 结中电子的扩散,形成了内建电场。所以,不管光生电子在 n 型半导体中生成,还是在 p 型半导体中生成,都会沿着内建场方向进入n 型半导体。这样,光伏效应形成的光生电场减弱了内建电场,光生电场和内建电场达到平衡后形成稳定的光生电流。被激发的电子通过和 n 型半导体链接的负电极进入电路,在电路中的负载重做功后,回到和 p 型半导体链接的正电极,电子和价带中的空穴复合,完成了整个光伏效应的过程。3、无机柔性太阳能电池3.1 非晶硅柔性电池晶体硅电池应用广泛,可靠性高,而且人们对其特性和原理有透彻的认识,所以...