太陽電池材料の紹介
太陽電池材料の紹介
1. 太陽電池の開発の歴史：
1839年以来、 ベクレル 化学電池の光起電力効果を初めて観察して以来、太陽電池の原料に関する人々の研究が止まることはありません。 太陽電池の開発過程では、ショットキー電池、M1S電池、MINP電池など、さまざまな構造の電池が開発されてきました。 ヘテロ接合セル (ITO (n)/Si (p)、a-Si / c-si、Ge / Si など) など。最終的には均質な pn 接合セルが優勢になります。 太陽電池は、結晶シリコン電池、TOPCon 電池、アモルファス電池、銅鋼セレン電池、ポンドつるはし電池、ヒ素電池などの材料によって区別されます。シリコンは地球上で XNUMX 番目に豊富な元素であり、最も成熟した技術であるため、結晶シリコンの安定した無毒な特性により、結晶シリコンは太陽電池の研究と応用の主要な材料となっています。
2. 結晶シリコン太陽電池の開発：
結晶シリコン電池の開発は 1954 つの段階に分かれています。 第 6 段階: 10 年にベル研究所は効率 70% の結晶シリコン電池を開発し、シリコン電池の現代時代が始まりました。 その後 90 年間、結晶シリコン電池の用途は拡大し続け、プロセスも改善され続けました。 第 XNUMX 期は XNUMX 年代初頭に始まり、太陽電池の変換効率が大幅に向上すると同時に結晶シリコン太陽電池の地上利用が拡大し、コストが下がり続けました。 XNUMX年代初頭、結晶シリコン電池は、主に表面不動態化技術の導入、接触再結合効果の低減、キャリア寿命を改善するための後処理、電池の製造プロセスにおける光閉じ込め効果を改善するための急速な開発段階に入りました。 電池効率が大幅に向上し、生産コストがさらに削減され、用途が拡大しました。
3. 単結晶シリコン太陽電池のメリット
70 年代半ば以来、結晶シリコンが太陽電池の原料として主流を占めてきました。 太陽電池は主に、単結晶シリコン電池、多結晶シリコン電池、薄膜結晶シリコン電池に分類されます。 多結晶シリコン電池の出現により、太陽電池の製造コストが削減され、その製造装置と製造プロセスは単純で、必要な材料も少なくて済みます。 しかし、材料やプロセスにさまざまな欠陥があるため、変換効率は低くなります。 単結晶シリコンセルは、ゾーンメルト精製法（FZ法）またはリフティング法（CZ法）によって成長させた高純度シリコンを原料としており、平均変換効率は24%を超える5%に達します。多結晶シリコン太陽電池よりも高い。
4. 太陽光パネルの開発動向
産業の発展に伴い、単結晶シリコン電池のコストはますます低くなっています。 性能が安定しており、変換効率も飛躍的に向上しており、太陽光パネルの最も重要な原材料となっています。 固体物理学の観点から見ると、シリコン材料は最も理想的な太陽光発電材料ではありません。 主にシリコンはバンドギャップ半導体であり、その光吸収係数が低いため、他の太陽電池材料の研究もトレンドになっています。 中でもテルル化カドミウム (CdTe)、銅インジウムセレン (CulnSe2)、ペロブスカイトは XNUMX つの非常に有望な太陽電池材料と考えられており、ある程度の進歩は見られますが、大規模な生産と実用化にはまだ長い道のりがあります。単結晶シリコンセルと競合します。