太陽能的電池板的工作原理

3 彙總物多層修飾電極型太陽能電池 在太陽能電池中以彙總物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制爸的研究方向。其原理是利用不同氧化還原型彙總物的不同氧化還原電勢，在導電材料（電極）表面進行多層複合，製成類似無機P－N結的單嚮導電裝置。其中一個電極的內層由還原電位較低的彙總物修飾，外層彙總物的還原電位較高，電子轉移方向只能由內層向外層轉移；另一個電極的修飾正好相反，並且第一個電極上兩種彙總物的還原電位均高於後者的兩種彙總物的還原電位。當兩個修飾電極放入含有光敏化劑的電解波中時．光敏化劑吸光後產生的電子轉移到還原電位較低的電極上，還原電位較低電極上積累的電子不能向外層彙總物轉移，只能通過外電路通過還原電位較高的電極回到電解液，因此外電路中有光電流產生。 由於有機材料柔性好，製作容易，材料來源廣泛，成本底等優勢，從而對大規模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。但以有機材料製備太陽能電池的研究僅僅剛開始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無機材料特別是矽電池相比。能否發展成為具有實用意義的產品，還有待於進一步研究探索。

4 納米晶化學太陽能電池 在太陽能電池中矽系太陽能電池無疑是發展最成熟的，但由於成本居高不下，遠不能滿足大規模推廣應用的要求。為此，人們一直不斷在工藝、新材料、電池薄膜化等方面進行探索，而這當中新近發展的納米TiO2晶體化學能太陽能電池受到國內外科學家的重視。 自瑞士Gratzel教授研製成功納米TiO2化學大陽能電池以來，國內一些單位也進行中這方面的研究。納米晶化學太陽能電池（簡稱NPC電池）是由一種在禁帶半導體材料修飾、組裝到另一種大能隙半導體材料上形成的，窄禁帶半導體材料採用過渡金屬Ru以及Os等的有機化合物敏化染料，大能隙半導體材料為納米多晶TiO2並製成電極，此外NPC電池還選用適當的氧化一還原電解質。納米晶TiO2工作原理：染料分子吸收太陽光能躍遷到激發態，激發態不穩定，電子快速注入到緊鄰的TiO2導帶，染料中失去的電子則很快從電解質中得到補償，進入TiO2導帶中的電於最終進入導電膜,然後通過外迴路產生光電流。 納米晶TiO2太陽能電池的優點在於它廉價的成本和簡單的工藝及穩定的效能。其光電效率穩定在10％以上，製作成本僅為矽太陽電池的1/5～1/10．壽命能達到2O年以上。但由於此類電池的研究和開發剛剛起步，估計不久的將來會逐步走上市場。

5 太陽能電池的發展趨勢 從以上幾個方面的討論可知，作為太陽能電池的材料，III-V族化合物及CIS等系由稀有元素所製備，儘管以它們製成的太陽能電池轉換效率很高，但從材料來源看，這類太陽能電池將來不可能佔據主導地位。而另兩類電池納米晶太陽能電池和彙總物修飾電極太陽能電地存在的問題，它們的研究剛剛起步，技術不是很成熟，轉換效率還比較低，這兩類電池還處於探索階段，短時間內不可能替代應系太陽能電池。因此，從轉換效率和材料的來源角度講，今後發展的重點仍是矽太陽能電池特別是多晶矽和非晶矽薄膜電池。由於多晶矽和非晶矽薄膜電池具有較高的轉換效率和相對較低的成本，將最終取代單晶矽電池，成為市場的主導產品。 提高轉換效率和降低成本是太陽能電池製備中考慮的兩個主要因素，對於目前的矽系太陽能電池，要想再進一步提高轉換效率是比較困難的。因此，今後研究的重點除繼續開發新的電池材料外應集中在如何降低成本上來，現有的高轉換效率的太陽能電池是在高品質的矽片上製成的，這是製造矽太陽能電池最費錢的部分。因此，在如何保證轉換效率仍較高的情況下來降低襯底的成本就顯得尤為重要。也是今後太陽能電池發展急需解決的問題。近來國外曾採用某些技術製得矽條帶作為多晶矽薄膜太陽能電池的基片，以達到降低成本的目的，效果還是比較現想的。