田舒臣(北京科技大學(xué)，北京 100083)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)研究的逐漸深入，現(xiàn)如今為了能夠滿足人們的實(shí)際需求，減少石油資源的消耗，維護(hù)生態(tài)平衡，減少石油消耗對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，太陽(yáng)能電池得到日益的關(guān)注并且發(fā)揮著極其重要的作用，現(xiàn)如今太陽(yáng)能電池材料以及技術(shù)得到極其廣泛的應(yīng)用。納米結(jié)構(gòu)材料以及技術(shù)在太陽(yáng)能電池當(dāng)中的作用非常的顯著，能夠提高太陽(yáng)能電池的效果，促進(jìn)太陽(yáng)能電池的進(jìn)一步發(fā)展。

1 染料敏化太陽(yáng)電池材料的應(yīng)用

染料敏化電池也可以被稱為DSC，與其他太陽(yáng)能電池材料相比，染料敏化太陽(yáng)能電池技術(shù)的研究是非常成功的。這種太陽(yáng)能電池的效率非常高。當(dāng)光能轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，效率可達(dá)到11.3%。此外，與傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池相比，染料敏化太陽(yáng)能電池效率高，在制作的過(guò)程當(dāng)中需要花費(fèi)比較少的材料，導(dǎo)致成本比較低，并且材料的來(lái)源非常的豐富，在制作的過(guò)程當(dāng)中所需要的工藝也非常簡(jiǎn)單，性能非常的穩(wěn)定，能夠保證電力的可持續(xù)運(yùn)用[1]。

除此之外，染料敏化太陽(yáng)能電池也屬于一種比較復(fù)雜的復(fù)合體系，主要是由有機(jī)以及無(wú)機(jī)所構(gòu)成。該類太陽(yáng)能電池的電極是由納米晶半導(dǎo)體多孔膜作為的，為了能夠更好的制作該電極，提高電極的效果，便可以采取水熱反應(yīng)法和絲網(wǎng)印刷法制作電極[2]?，F(xiàn)如今對(duì)太陽(yáng)能電池的研究也逐漸的深入，在研究的過(guò)程當(dāng)中，研究最廣泛的內(nèi)容便是納晶多孔薄膜。在研究的過(guò)程當(dāng)中，利用溶膠凝膠法制做出所需要的納米膠粒，將已經(jīng)制作完成的納米膠粒涂抹在能夠?qū)щ姷牟Ａ?，最后進(jìn)行燒結(jié)形成納晶薄膜，在對(duì)薄膜進(jìn)行電解的過(guò)程當(dāng)中，可以選擇光照的方向，光照方向不同所電解的效果也不同，在選擇前照明電解液時(shí)，前照明電解液的電流小于后照明電解液的電流。在這種情況下，可以通過(guò)改變TiCl4和HCl來(lái)提高光電性能。根據(jù)研究,可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)表面態(tài)密度降低和提高電子傳輸通道,可以有效地提高光電性能的主要方法是把一個(gè)致密層二氧化鈦薄膜在光電陽(yáng)極導(dǎo)電玻璃基板上,并把它在氧氣氛。通過(guò)采取不同的溫度，我們可以防止光電子的再結(jié)合。通過(guò)對(duì)納米晶半導(dǎo)體氧化物的研究，可以發(fā)現(xiàn)納米晶結(jié)構(gòu)材料已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。納米晶結(jié)構(gòu)材料在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用具有生產(chǎn)成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。在電能轉(zhuǎn)換時(shí)，轉(zhuǎn)換效率較高[3]。

2 有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池材料的應(yīng)用

在太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)過(guò)程中，也可以使用有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池材料。有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池材料的關(guān)鍵部件是聚合物光伏器件，它可以有效地完成光電的相互轉(zhuǎn)換和傳輸，能夠更好的將太陽(yáng)能光照轉(zhuǎn)化為電能，滿足人們的用電需求，此外，在應(yīng)用過(guò)程中可通過(guò)溶液或絲網(wǎng)印刷形成可溶聚合物膜[4]。

此外，當(dāng)聚合物太陽(yáng)能電池中聚集大量聚合物材料時(shí)，可形成可溶聚合物膜，能夠借助化學(xué)分子進(jìn)行修飾并且摻雜，從而能夠?qū)Σ牧系碾妼?dǎo)性進(jìn)行調(diào)整，降低代謝，提高太陽(yáng)光所吸收的效率。比如在有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池材料當(dāng)中MEH-PPV聚合材料具有非常高的吸收系數(shù)，能夠?qū)μ?yáng)光能進(jìn)行有效地吸收，當(dāng)吸收的系數(shù)達(dá)到最高值的時(shí)候，聚合物薄膜所吸入的太陽(yáng)能光源能夠超過(guò)95%[5]。聚合物太陽(yáng)能除了具備共軛聚合物之外同時(shí)也包括富勒烯族材料，富勒烯族材料在聚合物光伏電池當(dāng)中的應(yīng)用研究也非常的廣泛，并且得到極其廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著積極有效的效果，與其他的材料相比有機(jī)聚合物的材料也具備比較多的優(yōu)勢(shì)，比如該材料的柔性比較好，體重比較輕，在制作的過(guò)程當(dāng)中會(huì)花費(fèi)比較少的成本，制作工藝比較簡(jiǎn)單，材料的來(lái)源比較豐富，對(duì)此將有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池材料應(yīng)用到太陽(yáng)能電池制作的過(guò)程當(dāng)中，具有極其重要的意義，從而為人類提供更加穩(wěn)定的電能，減少資源的浪費(fèi)[6]。

進(jìn)入上世紀(jì)80年代以來(lái)，現(xiàn)如今人們?cè)絹?lái)越重視太陽(yáng)能電池的研究，從而注意到生態(tài)穩(wěn)定對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究以及發(fā)展，研究學(xué)者對(duì)于太陽(yáng)能電池材料的研究逐漸的深入，我們?nèi)〉昧朔浅Ｓ行У某尚А？梢园l(fā)現(xiàn)，有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率非常高，可以達(dá)到5.15%。

此外，這種太陽(yáng)能電池的電子受體為非金屬材料，比如其他種類的有機(jī)聚合物等等。在采用該類電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的時(shí)候需要保證存在于D/A界面，在該界面上完成功能以及電能的相互轉(zhuǎn)換，與其他種類的電池相比，太陽(yáng)能電池重量比較輕，并且體積比較小，更加便利。聚合物太陽(yáng)能電池材料具有多功能的光電特性，該類電池材料的發(fā)展方向非常的廣闊，能夠更好的發(fā)揮自身的作用。

3 光伏發(fā)電電池材料

現(xiàn)如今對(duì)于太陽(yáng)能電池材料的研究逐漸的深入，為了能夠更好的研究太陽(yáng)能電池，提高太陽(yáng)能電池的效果，通過(guò)在單晶硅中添加一些雜質(zhì)，能夠添加額外的缺陷，可以通過(guò)在光子晶體中添加一些缺陷來(lái)增加勢(shì)能。但是，使用這種方法進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)損失一部分輸入電壓，這就需要應(yīng)用新材料。

為了提高光電轉(zhuǎn)換效率，便需要采取理想的材料，在實(shí)際當(dāng)中很難保證晶體結(jié)構(gòu)當(dāng)中所形成的缺陷準(zhǔn)確無(wú)誤地出現(xiàn)在所需要的地方，對(duì)此為了能夠達(dá)到該目的，許多科學(xué)家便會(huì)在單晶硅當(dāng)中摻入稀土金屬元素來(lái)制造太陽(yáng)電池，從而研究光伏發(fā)電對(duì)于光電轉(zhuǎn)化效率的影響，采用光伏電池材料進(jìn)行太陽(yáng)能電池制作，能夠有效的降低價(jià)格，減少硅材料的用量，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)收益。

4 多元化合物太陽(yáng)電池材料

為了能夠提高太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換的效率，滿足人們對(duì)于電力資源的需求，便可以借助具有一定梯度帶隙的多元化合物半導(dǎo)體材料進(jìn)行太陽(yáng)電池的制作，擴(kuò)大太陽(yáng)能吸收光譜的范圍。采取該種材料制作的太陽(yáng)電池，能夠提高光電轉(zhuǎn)換的效率。

多元化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)電池與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池相比突破了傳統(tǒng)的電池制造工藝路線，直接是由原材料所制成的太陽(yáng)能電池，促進(jìn)了薄膜太陽(yáng)能技術(shù)的研究?；衔锇雽?dǎo)體薄膜太陽(yáng)電池主要包括銅銦硒、銅銦鎵硒等材料，以上材料都屬于直接帶隙的材料，能夠擴(kuò)大太陽(yáng)能吸收光譜的范圍，具有較大范圍內(nèi)的太陽(yáng)光譜響應(yīng)特性。使用多元化合物材料制作太陽(yáng)電池能夠僅僅依靠幾個(gè)微米厚的材料吸收陽(yáng)光的絕大部分，對(duì)此多元化合物是制作薄膜太陽(yáng)電池的最佳材料。

根據(jù)多元化合物組份在元素周期表的位置，可以將多元化化合物分為Ⅳ-Ⅳ化合物，Ⅱ-Ⅵ化合物，Ⅲ-Ⅴ化合物。為了能夠增加光學(xué)帶隙，減少窗口層陽(yáng)光吸收量，便可以選擇非晶碳化硅材料作為薄膜片電池的窗口存材料。硫化鎘屬于一種非常重要的直接帶隙的半導(dǎo)體材料，屬于Ⅱ-Ⅵ化合物材料，該類多元化合物太陽(yáng)電池材料能夠滿足緩沖層材料的基本要求。Ⅲ-Ⅴ化合物材料主要包括砷化鎵，磷化鋁，磷化銦等，利用該種化合物作為光伏材料存在的主要問(wèn)題便是在制作太陽(yáng)能電池時(shí)會(huì)消耗大量的成本，脆性比較大，對(duì)此，在使用該類化合物材料制作太陽(yáng)電池的時(shí)候可以將太陽(yáng)能電池作為薄膜形式，克服重量上的弊端，提高光電的轉(zhuǎn)化率。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于太陽(yáng)能電池的研究逐漸的深入，太陽(yáng)能電池材料也變得更加的豐富，在選擇太陽(yáng)能電池材料的時(shí)候需要盡量的選擇體積比較小，來(lái)源比較豐富的材料，光電轉(zhuǎn)換的效率比較高，提高光電轉(zhuǎn)換效率，在選擇太陽(yáng)能電池材料時(shí)，一般采用硅材料，但技術(shù)還不成熟，在應(yīng)用過(guò)程中面臨很多問(wèn)題。為了滿足人們對(duì)能源凈化的需求，硅凈化技術(shù)更加簡(jiǎn)單。此外，我們還需要研究新的太陽(yáng)能電池材料，以促進(jìn)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，有效提升太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性。