柔性太阳能电池概述

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...