薄膜太阳能电池课题总结
薄膜太阳能电池课题总结 – 太阳能电池 – 薄膜涂层制备工艺
太阳能电池简介
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。近几年，太阳能电池成为了全球热门的研究课题，业界也普遍认为太阳能电池的发展已经进入了第三代——薄膜太阳能电池。
普遍认为，太阳能，最丰富和取之不尽的能源，是一种很有前途的能源危机的解决方案。太阳能电池被用来吸收太阳能并产生电力并且避免产生环境污染。目前，晶体硅（传统或晶圆为基础的硅）crystalline silicon (conventional or wafer-based Si)太阳能电池占主导地位的太阳能市场的市场份额几乎90%。薄膜为基础的太阳能电池只占约10%的市场份额，但预计将迅速增长。
科普小知识：第一代为单晶硅太阳能电池，第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池，第三代就是铜铟镓硒CIGS（CIS中掺入Ga）等化合物薄膜太阳能电池以及薄膜Si系太阳能电池。
薄膜太阳能电池的应用实例
在专业课上常常听到诸多太阳能的应用，例如用太阳能屋顶代替传统的瓦片式屋顶，储能庞大的能源墙，节能实用的太阳能路灯，太阳能车，甚至是现在城市里广为使用的膜拜单车上都安有薄膜太阳能。
太阳能电池的工作原理
通俗来讲，太阳能电池的原理如下：半导体材料组成的二极管吸收太阳光中的光子的能量，将能量传递给电子，电子受到二极管中的内建电场驱动产生移动，形成光电流。光子具有能量，可称之为E_photon，而每种半导体材料都具有一个属性–带隙，可称之为E_gap，可以理解为一个阈值，光子能量E_photon若大于这个阈值E_gap，光子则可被吸收（不过吸收还存在着一个光子吸收率的问题，这是半导体材料的一个属性）。
因此对于E_photonE_gap的半导体则可以吸收。据此可以推断能带E_gap越小则越可以吸收光子来发电，然而最佳能带E_gap的具体情况更为复杂一些，主要是由于量子效应（光子能量/能带的不连续性），过多的光子能量也会转化为无用的热量而降低效率等等原因，在此略过。大致而言，半导体材料的能带E_gap（包括直接或间接能带类型）以及光子吸收率决定了其发电效率。前者决定了光子能不能被吸收（故称为阈值），后者决定了能被吸收的光子里有多少比例能比吸收（故称为吸收率）。
光伏（光伏）能量转换包含两个过程：光吸收和载流子分离(light absorption and carries separation）。基本上，太阳能电池是设计来实现这种转换的二极管。当照射时，能量高于半导体带隙的光子将被太阳能电池吸收。然后，电子-空穴对产生，然后被分离产生直流能量。
只有能量比带隙高的光子可以被半导体吸收，所以较低的带隙意味着更高的光子吸收和更高的JSC（短路电流密度）。然而，多余的能量会以热的形式丢失。此外，较低的带隙也导致较低的开路电压Voc（<Eg/ q）。理论计算表明，单晶太阳电池的最佳带隙为约1.4电子伏特，(由详细的平衡极限计算确定)。
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