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1、6.16.1概述概述主要内容：主要内容：1 1、复习太阳能发电过程中的能量损失、复习太阳能发电过程中的能量损失2 2、讨论太阳能电池转换效率极限的意义、讨论太阳能电池转换效率极限的意义3 3、太阳能电池效率极限的方法、太阳能电池效率极限的方法4 4、肖克来（、肖克来（Shockley-Queisser)Shockley-Queisser)极限效率的计极限效率的计算过程算过程5 5、理论极限效率中的损耗分析，第三代太阳能、理论极限效率中的损耗分析，第三代太阳能电池概念电池概念6.16.1概述概述太阳能发电过程中的三大能量损失：太阳能发电过程中的三大能量损失：1 1、光学损失、光学损失2 2、光电
2、转换比例损失、光电转换比例损失3 3、电流传输过程中的损失、电流传输过程中的损失E0图1ITI0IR太阳光太阳光反射光反射光射入光射入光太阳能电池太阳能电池产生电能产生电能输出电能输出电能E内耗电能内耗电能透射光透射光6.16.1概述概述太阳能发电过程中的三大能量损失：太阳能发电过程中的三大能量损失：E0图1ITI0IR太阳光太阳光反射光反射光射入光射入光太阳能电池太阳能电池产生电能产生电能输出电能输出电能E内耗电能内耗电能透射光透射光前电极栅线损失后表面透射损失前表面反射损失光学损失6.16.1概述概述太阳能发电过程中的三大能量损失：太阳能发电过程中的三大能量损失：高于带隙的能量损失体、表面
3、复合俄歇复合辐射复合各种复合损失吸收低于材料带隙的光不被转换比例损失6.16.1概述概述太阳能发电过程中的三大能量损失：太阳能发电过程中的三大能量损失：电池漏电损失电池串联电阻损失电流传输损失 有些损失可以通过电池工艺技术改进来减有些损失可以通过电池工艺技术改进来减少和消除。然而另外一些损失具有物理本质规少和消除。然而另外一些损失具有物理本质规律，采用普通方法无法减少或消除。律，采用普通方法无法减少或消除。6.16.1概述概述讨论太阳能电池转换效率极限的意义：讨论太阳能电池转换效率极限的意义：1、为太阳电池发展方向提高参考方向，能更好、为太阳电池发展方向提高参考方向，能更好理解电池转换效率的发
4、展历程；理解电池转换效率的发展历程；2、对于技术的改进提供参考依据。、对于技术的改进提供参考依据。6.16.1概述概述太阳能电池极限效率的几种推算方法：太阳能电池极限效率的几种推算方法：1、基于能量守恒定律的推算；、基于能量守恒定律的推算；2、根据卡若循环原理推算；、根据卡若循环原理推算；3、肖克来（、肖克来（Shockley-Queisser)详细平衡的详细平衡的计算法计算法6.16.1概述概述太阳能电池极限效率的几种推算方法：太阳能电池极限效率的几种推算方法：1、基于能量守恒定律的推算；、基于能量守恒定律的推算； 根据能量转换守恒定律，可以推算出极限根据能量转换守恒定律，可以推算出极限效率
5、为效率为100%。6.16.1概述概述太阳能电池极限效率的几种推算方法：太阳能电池极限效率的几种推算方法：2、根据卡若循环原理推算；、根据卡若循环原理推算； 考虑发出太阳能光谱的热源温度考虑发出太阳能光谱的热源温度T1为为6000K，电池的使用温度，电池的使用温度T2为为300K。根据卡若。根据卡若循环原理，可以通过下式计算转换效率。循环原理，可以通过下式计算转换效率。12-1TT%956000300-16.16.1概述概述（Shockley-Queisser）详细平衡的计算法）详细平衡的计算法：推算的前提条件；推算的前提条件；1、无光学损失；、无光学损失；2、电流传输过程中的损失为、电流传输
6、过程中的损失为0，即无电流传输，即无电流传输损失；损失；3、无体复合、表面复合、俄歇复合，仅考虑辐、无体复合、表面复合、俄歇复合，仅考虑辐射复合，实际上无各种复合损失；射复合，实际上无各种复合损失；4、低于材料带隙的光子不被电池吸收；、低于材料带隙的光子不被电池吸收；5、一个光子只产生一个电子；、一个光子只产生一个电子；6、高于带隙的能量将以热量的形式损失掉。、高于带隙的能量将以热量的形式损失掉。6.16.1概述概述（Shockley-Queisser）详细平衡的计算法）详细平衡的计算法：推算的主要损失；推算的主要损失；1、低于材料带隙的光子不被电池吸收；、低于材料带隙的光子不被电池吸收；2、
7、一个光子只产生一个电子；、一个光子只产生一个电子；3、高于带隙的能量将以热量的形式损失掉。、高于带隙的能量将以热量的形式损失掉。导带导带价带价带E6.16.1概述概述（Shockley-Queisser）详细平衡的计算法）详细平衡的计算法：推算的原理；推算的原理； 利用下面效率的计算式，根据前面的三种利用下面效率的计算式，根据前面的三种能量损失，分别计算出电池的短路电流、开路能量损失，分别计算出电池的短路电流、开路电压、填充因子三个电参数，从得出效率极限。电压、填充因子三个电参数，从得出效率极限。光IFFUIOCSC6.16.1概述概述（Shockley-Queisser）详细平衡的计算法）详
8、细平衡的计算法：短路电流的计算；短路电流的计算； 短路电流等于光生电流，等于单位时间通短路电流等于光生电流，等于单位时间通过电池横截面的电量，电量等于电子数乘以电过电池横截面的电量，电量等于电子数乘以电子电量，电子数等于光子数。子电量，电子数等于光子数。2TEfqAIIgwphSC2/232233212kTExggedxxTchkTE6.16.1概述概述（Shockley-Queisser）详细平衡的计算法）详细平衡的计算法：短路电流的分析；短路电流的分析； 短路电流只与材料的带隙有关，带隙越小短路电流只与材料的带隙有关，带隙越小短路电流越大。短路电流越大。6.16.1概述概述（Shockle
9、y-Queisser）详细平衡的计算法）详细平衡的计算法：开路电压的计算；开路电压的计算； 开路电压与光生电流和饱和电流有关。开路电压与光生电流和饱和电流有关。01ln2IIUphqkTOC21exp20kTEggeCkTEcI6.16.1概述概述（Shockley-Queisser）详细平衡的计算法）详细平衡的计算法：开路电压的分析；开路电压的分析； 开路电压与材料的带隙有关，带隙越大，开路电压与材料的带隙有关，带隙越大，开路电压越大。开路电压越大。EgV0C6.16.1概述概述（Shockley-Queisser）详细平衡的计算法）详细平衡的计算法：填充因子的计算；填充因子的计算； 对于无
10、传输能量损失，填充只于开路电压对于无传输能量损失，填充只于开路电压有关。有关。172.0ln00OCOCCVVVFFFFqkTUVOCOC/26.16.1概述概述（Shockley-Queisser）详细平衡的计算法）详细平衡的计算法：填充因子的分析；填充因子的分析； 开路电压越大，填充因子越大。即带隙越开路电压越大，填充因子越大。即带隙越大，填充因子越大。大，填充因子越大。EgFF6.16.1概述概述（Shockley-Queisser）详细平衡的计算法）详细平衡的计算法：极限效率的分析；极限效率的分析；EgV0CEgFF光IFFUIOCSC6.16.1概述概述（Shockley-Queis
11、ser）详细平衡的计算法）详细平衡的计算法：极限效率的分析；极限效率的分析； 极限效率仅与电池材极限效率仅与电池材料的带隙有关，当电池材料的带隙有关，当电池材料带隙为料带隙为0时由于电压为时由于电压为0，所以转换效率为所以转换效率为0。当电池。当电池材料带隙非常大时由于短材料带隙非常大时由于短路电流为路电流为0，所以转换效率，所以转换效率也为也为0。只有在某一带隙时。只有在某一带隙时极限效率最大。极限效率最大。6.16.1概述概述由于物理本质导致极限效率损耗的因数由于物理本质导致极限效率损耗的因数：1、光子能量大于带隙时，大于带隙的那部分能、光子能量大于带隙时，大于带隙的那部分能量以热的形式散
12、发出去（占量以热的形式散发出去（占33%）。）。2、低于带隙的光不被吸收而从电池透射出；、低于带隙的光不被吸收而从电池透射出；（占（占23%)。6.16.1概述概述由于物理本质导致极限效率损耗的因数由于物理本质导致极限效率损耗的因数：3、PN结和接触处的电压损失。结和接触处的电压损失。作业作业1、简述二氧化钛染料敏化电池的工作原、简述二氧化钛染料敏化电池的工作原理（过程）；理（过程）；2、简述染料敏化电池的优点和缺点；、简述染料敏化电池的优点和缺点；3、肖克来（、肖克来（Shcokley-Queisser）效率）效率极限计算没有考虑了哪些损失？极限计算没有考虑了哪些损失？6.2 6.2 量子阱
13、太阳能电池量子阱太阳能电池主要内容：主要内容：1 1、第三代太阳能电池技术的类型、第三代太阳能电池技术的类型2 2、各种太阳能电池技术的特点、各种太阳能电池技术的特点3 3、量子点和量子阱太阳能电池、量子点和量子阱太阳能电池6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池第一、二代太阳能电池极限效率的损耗因数第一、二代太阳能电池极限效率的损耗因数：1、光子能量大于带隙时，大于带隙的那部分能、光子能量大于带隙时，大于带隙的那部分能量以热的形式散发出去（占量以热的形式散发出去（占33%）；）；2、低于带隙的光不被吸收而从电池透射出（占、低于带隙的光不被吸收而从电池透射出（占23%)；3、PN结和接
14、触处的电压损失结和接触处的电压损失6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池第三代太阳能电池技术的主要类型第三代太阳能电池技术的主要类型：1、多载流子产生技术多载流子产生技术 一个光子产生两对（或者两对）以上电子一个光子产生两对（或者两对）以上电子空穴对。空穴对。2、热载流子电池技术热载流子电池技术 产生的高能电子在放热前被快速导出。产生的高能电子在放热前被快速导出。导带导带价带价带E6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池第三代太阳能电池技术的主要类型第三代太阳能电池技术的主要类型：3、叠层太阳能电池叠层太阳能电池 将不同带隙的电池堆叠在一起。将不同带隙的电池堆叠在一起。4、多
15、带隙太阳能电池技术多带隙太阳能电池技术 通过特殊材料设计，在禁带中间引入中间通过特殊材料设计，在禁带中间引入中间带隙和杂质能级。带隙和杂质能级。5、利用光谱转换材料利用光谱转换材料6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池第三代太阳能电池技术的主要类型第三代太阳能电池技术的主要类型：6、聚光太阳能电池技术聚光太阳能电池技术 采用聚光可以减少电压损失。采用聚光可以减少电压损失。7、表面等离子体电池技术表面等离子体电池技术 通过特殊材料设计，在禁带中间引入中间通过特殊材料设计，在禁带中间引入中间带隙和杂质能级。带隙和杂质能级。8、纳米天线太阳能电池技术纳米天线太阳能电池技术6.2 量子阱太阳
16、能电池量子阱太阳能电池主要内容：主要内容：1 1、第三代太阳能电池技术的类型、第三代太阳能电池技术的类型2 2、各种太阳能电池技术的特点、各种太阳能电池技术的特点3 3、量子点和量子阱太阳能电池、量子点和量子阱太阳能电池6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池1、多载流子电池技术原理、多载流子电池技术原理： 高能光子首先产生电子空穴对（高能光子首先产生电子空穴对（e1、h1），），随后多余的能量（随后多余的能量（hv-Eg）用于产生第二对电）用于产生第二对电子空穴对（子空穴对（e2、h2）。）。导带导带价带价带E6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池多载流子电池材料特点多载流
17、子电池材料特点： 1、材料具有较低的间接带隙，第二带隙应为、材料具有较低的间接带隙，第二带隙应为具有强光子吸收的直接带隙，具有强光子吸收的直接带隙，2、带隙结构必须使一个光子能够产生热载流子、带隙结构必须使一个光子能够产生热载流子和冷载流子，和冷载流子，3、平行带（导带和价带）具有强吸收，、平行带（导带和价带）具有强吸收，4、存在几个直接带隙以便吸收太阳光谱中大部、存在几个直接带隙以便吸收太阳光谱中大部分蓝光。分蓝光。6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池1、多载流子电池技术原理、多载流子电池技术原理： 在没有聚光的情况下理论最大转换效率为在没有聚光的情况下理论最大转换效率为43%，
18、在最大聚光情况下，理论最大转换效率，在最大聚光情况下，理论最大转换效率为为85%。6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池2、热载流子电池技术原理、热载流子电池技术原理： 载流子收集必须发生在载流子冷却阶段之载流子收集必须发生在载流子冷却阶段之前，即载流子必须迅速穿越电池或者采用某种前，即载流子必须迅速穿越电池或者采用某种方法减慢载流子的冷却速率。这需要特别的接方法减慢载流子的冷却速率。这需要特别的接触来阻止载流子的冷却。触来阻止载流子的冷却。导带导带价带价带E 这种电池的理论效率这种电池的理论效率极限接近无限叠层电池极极限接近无限叠层电池极限效率的限效率的86.8%。6.2 6.2
19、量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池2、热载流子电池的结构、热载流子电池的结构： 热载流子电池由三明治结构。带有特殊单热载流子电池由三明治结构。带有特殊单能量接触的选择性膜片，其仅允许具有中心能能量接触的选择性膜片，其仅允许具有中心能量量Ee附近的电子通过。另外一边的选择性膜片，附近的电子通过。另外一边的选择性膜片，仅允许具有中心能量仅允许具有中心能量Eh附近的空穴通过。附近的空穴通过。6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池3、叠层电池的原理、叠层电池的原理： 为了消除热损失，要为了消除热损失，要求被吸收光子的能量仅仅求被吸收光子的能量仅仅比电池带隙高一点点，这比电池带隙高一点点，这就导
20、出了叠层电池的概念。就导出了叠层电池的概念。对独立工作电池的无限堆对独立工作电池的无限堆叠进行计算，直射太阳光叠进行计算，直射太阳光转换效率为转换效率为86.8%。导带导带导带导带价带价带6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池3、叠层电池的结构、叠层电池的结构： GaInP顶电池带隙为顶电池带隙为1.89电子伏特，电子伏特，GaAs中中间电池的带隙为间电池的带隙为1.42电子伏特，电子伏特，Ge底电池的带隙底电池的带隙为为0.67电子伏特。电子伏特。6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池4、多带隙太阳能电池技术、多带隙太阳能电池技术： 通过对基质材料进行修饰产生中间能级或中
21、通过对基质材料进行修饰产生中间能级或中间能带，中间能级或中间能带又产生多个能隙，间能带，中间能级或中间能带又产生多个能隙，以便吸收宽能量范围的光子。通过带隙中的杂质以便吸收宽能量范围的光子。通过带隙中的杂质态进行两步产生，来利用次带隙光子（能量低于态进行两步产生，来利用次带隙光子（能量低于带隙的光子）。带隙的光子）。6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池5、利用光谱转换材料、利用光谱转换材料： 普通的硅太阳电池，当光子能量在普通的硅太阳电池，当光子能量在1.12电子电子伏特时其转换效率最高，接近伏特时其转换效率最高，接近100%。所以将太。所以将太阳光谱转换能量在阳光谱转换能量在1.
22、12电子伏特的光子，普通硅电子伏特的光子，普通硅太阳电池转换效率会得到很大的提升。太阳电池转换效率会得到很大的提升。 将高能光子转化为低能光子材料应在电池的将高能光子转化为低能光子材料应在电池的前端，而将低能光子转化为高能光子材料应在电前端，而将低能光子转化为高能光子材料应在电池的后端，并配有反射装置。池的后端，并配有反射装置。6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池7、利表面等离子体电池技术、利表面等离子体电池技术： 使用表面等离子体可以使特定波长光子的吸使用表面等离子体可以使特定波长光子的吸收得到选择性的提高。金属颗粒覆盖在电池的表收得到选择性的提高。金属颗粒覆盖在电池的表面，且金
23、属颗粒的尺寸远小于光子的波长。面，且金属颗粒的尺寸远小于光子的波长。 图是图是20纳米到纳米到100纳米的银颗粒覆盖的情况，纳米的银颗粒覆盖的情况，对于波长大于对于波长大于700纳米的光子吸收增强明显。纳米的光子吸收增强明显。6.2 6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池8、纳米天线太阳能电池技术、纳米天线太阳能电池技术： 采用纳米材料结构，利用光是一种电磁波，采用纳米材料结构，利用光是一种电磁波，利用天线对电磁波吸收的原理制成。利用天线对电磁波吸收的原理制成。6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池主要内容：主要内容：1 1、第三代太阳能电池技术的类型、第三代太阳能电池技术的类型2 2、各
24、种太阳能电池技术的特点、各种太阳能电池技术的特点3 3、量子点和量子阱太阳能电池、量子点和量子阱太阳能电池6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池量子点太阳能电池量子点太阳能电池量子点材料：量子点材料： 量子点量子点(QuantumDots一一QDs)是准零维的是准零维的纳米材料，由少量的原子所构成。是指颗粒半纳米材料，由少量的原子所构成。是指颗粒半径径(或三个维度的尺寸或三个维度的尺寸)小于材料激子玻尔半径的小于材料激子玻尔半径的金属或半导体颗粒，因此量子点又被称为金属或半导体颗粒，因此量子点又被称为“人人造原子造原子”。6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池量子点太阳能电池量子点太阳能电
25、池量子点材料特点：量子点材料特点：1、具有多载流子效应：一个光子产生多个电子、具有多载流子效应：一个光子产生多个电子-空穴对。空穴对。2、具有热载流子效应：在量子点中，热载流子、具有热载流子效应：在量子点中，热载流子冷却速率会戏剧性地减少。冷却速率会戏剧性地减少。3、具有多带隙的特征。、具有多带隙的特征。6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池量子点太阳能的结构类型：量子点太阳能的结构类型：1、PiN结构量子点太阳能电池。结构量子点太阳能电池。2、染料敏化量子点太阳能电池染料敏化量子点太阳能电池。3、量子点分布在有机物太阳能电池中。量子点分布在有机物太阳能电池中。6.2 量子阱太阳能电池量子阱
26、太阳能电池量子点太阳能电池结构类型及特点：量子点太阳能电池结构类型及特点：1、PiN结构量子点太阳能电池。结构量子点太阳能电池。 量子点结构位于电池的量子点结构位于电池的i层。起到吸收太阳层。起到吸收太阳能光，产生载流子的作用。能光，产生载流子的作用。6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池量子点太阳能电池结构类型及特点：量子点太阳能电池结构类型及特点：2、染料敏化量子点太阳能电池。、染料敏化量子点太阳能电池。 量子点敏化电池是用量子点替代染料分子。量子点敏化电池是用量子点替代染料分子。相对于染料分子，量子点具有光学特性可调、相对于染料分子，量子点具有光学特性可调、与固态空穴导体形成更好的异质
27、结、以及具有与固态空穴导体形成更好的异质结、以及具有多载流子效应等优势。多载流子效应等优势。6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池量子点太阳能电池结构类型及特点：量子点太阳能电池结构类型及特点：2、染料敏化量子点太阳能电池。、染料敏化量子点太阳能电池。 量子点敏化叠层电池，采用不同带隙宽度量子点敏化叠层电池，采用不同带隙宽度的量子点材料吸收不同波段的太阳光。的量子点材料吸收不同波段的太阳光。6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池量子点太阳能电池结构类型及特点：量子点太阳能电池结构类型及特点：3、量子点分布在有机物太阳能电池中。、量子点分布在有机物太阳能电池中。 量子点分散在电子导电聚合物和
28、空穴导电量子点分散在电子导电聚合物和空穴导电聚合物的混合物中（是基于量子点发光二极管聚合物的混合物中（是基于量子点发光二极管的反结构）。的反结构）。6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池主要内容：主要内容：1 1、第三代太阳能电池技术的类型、第三代太阳能电池技术的类型2 2、各种太阳能电池技术的特点、各种太阳能电池技术的特点3 3、量子点和、量子点和量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池结构类型：量子阱太阳能电池结构类型：1、量子阱电池采用、量子阱电池采用p-i-n结构结构；2、i层为电池的吸光材料，采用量子阱结构；层为电池的吸光材料，采用量
29、子阱结构；3、量子阱是厚度满足某种条件的薄膜，包括多、量子阱是厚度满足某种条件的薄膜，包括多层交替分布的势垒层和势阱层层交替分布的势垒层和势阱层6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池结构类型：量子阱太阳能电池结构类型：4、i层能带结构层能带结构6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池应力平衡量子阱太阳能电池特点：应力平衡量子阱太阳能电池特点：1、吸光范围可以调节，易于做成多结叠层、吸光范围可以调节，易于做成多结叠层；2、晶体结构缺陷少；、晶体结构缺陷少；3、在高倍（大、在高倍（大200倍）聚光应用的情况下，能倍）聚光应用的情况下，能够重新吸收辐射复合发出的光子发电；够重新吸收
30、辐射复合发出的光子发电；6.2 量子阱太阳能电池量子阱太阳能电池应力平衡量子阱太阳能电池特点：应力平衡量子阱太阳能电池特点：4、具有更高的开路电压，因为饱和电流低、具有更高的开路电压，因为饱和电流低。6.3 纳米太阳能电池纳米太阳能电池主要内容：主要内容：1 1、纳米太阳能电池概念、纳米太阳能电池概念2 2、纳米太阳能电池种类、纳米太阳能电池种类3 3、纳米太阳能电池优点、纳米太阳能电池优点6.3 纳米太阳能电池纳米太阳能电池纳米太阳能电池概念纳米太阳能电池概念 将纳米技术应用于太阳能电池或太阳能电将纳米技术应用于太阳能电池或太阳能电池中具有纳米结构，都可叫纳米太阳能电池。池中具有纳米结构，都
31、可叫纳米太阳能电池。6.3 纳米太阳能电池纳米太阳能电池纳米太阳能电池种类纳米太阳能电池种类1 1、铂（、铂（PtPt）电极纳米化）电极纳米化2 2、丛林状或织物状砷化镓（、丛林状或织物状砷化镓（GaAsGaAs）纳米线作为）纳米线作为吸光层吸光层3 3、采用纳米金颗粒对透明导电膜进行改性、采用纳米金颗粒对透明导电膜进行改性4 4、丛林状纳米片砷化铟（丛林状纳米片砷化铟（InAs）作吸光层）作吸光层6.3 纳米太阳能电池纳米太阳能电池纳米太阳能电池优点纳米太阳能电池优点1 1、增加太阳光的吸收、增加太阳光的吸收2 2、减少电极材料消耗、减少电极材料消耗3 3、改善透明导电膜的性能，如厚度、导电
32、率及、改善透明导电膜的性能，如厚度、导电率及柔性柔性4 4、缩短载流子收集距离，减少能量损失缩短载流子收集距离，减少能量损失5、减低对衬底的要求、减低对衬底的要求6.4石墨烯太阳能电池石墨烯太阳能电池主要内容：主要内容：1 1、石墨烯材料特点、石墨烯材料特点2 2、石墨烯在太阳能电池中的应用、石墨烯在太阳能电池中的应用6.4石墨烯太阳能电池石墨烯太阳能电池石墨烯材料特点：石墨烯材料特点：1 1、结构特点，具有六角形两维晶格排列单原子、结构特点，具有六角形两维晶格排列单原子层薄膜结构，厚度只有层薄膜结构，厚度只有0.20.2纳米纳米2 2、电子运动非常快，导电率极高、电子运动非常快，导电率极高3
33、、物理、化学性质稳定、物理、化学性质稳定4、制备工艺简单，大规模生产成本低、制备工艺简单，大规模生产成本低6.4石墨烯太阳能电池石墨烯太阳能电池石墨烯在太阳能电池中应用：石墨烯在太阳能电池中应用：1 1、用作透明导电膜、用作透明导电膜2 2、用作电池吸光材料，带隙为、用作电池吸光材料，带隙为0.26eV0.26eV，效率有，效率有待于进一步提高待于进一步提高6.5 纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池主要内容：主要内容：1 1、纳米天线太阳能电池概念、纳米天线太阳能电池概念2 2、纳米天线太阳能电池结构、纳米天线太阳能电池结构3 3、纳米天线太阳能电池工作原理、纳米天线太阳能电池工作原理4 4
34、、纳米天线电池的制作、纳米天线电池的制作5 5、纳米天线太阳能电池特点、纳米天线太阳能电池特点6.5 纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池概念：纳米天线太阳能电池概念： 光实际上是一种电磁波，利用天线接收无光实际上是一种电磁波，利用天线接收无线电信号的原理，把光（电磁波）的能量转换线电信号的原理，把光（电磁波）的能量转换为电能。为电能。6.5 纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池的结构：纳米天线太阳能电池的结构： 包括金属衬底、半导体膜层、纳米天线阵包括金属衬底、半导体膜层、纳米天线阵列、硅胶钝化层、透明导电层和封装层列、硅胶钝化层、透明导电层和封装层 6.
35、5 纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池的工作原理：纳米天线太阳能电池的工作原理：1 1、纳米天线阵列吸收太阳光的能量，并把光的、纳米天线阵列吸收太阳光的能量，并把光的能量转化为交流电；能量转化为交流电；2 2、纳米管和半导体的接触形成半导体隧道结，、纳米管和半导体的接触形成半导体隧道结，起到整流作用，把交流电转化为直流电。起到整流作用，把交流电转化为直流电。 6.5 纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池的制作过程：纳米天线太阳能电池的制作过程：1 1、在铝（、在铝（AlAl）金属衬底上，沉积半导体硅层；）金属衬底上，沉积半导体硅层；2 2、用磁控溅射在硅层
36、上沉积催化剂镍（、用磁控溅射在硅层上沉积催化剂镍（NiNi）；）； 3、通过光刻工艺，形成镍（、通过光刻工艺，形成镍（Ni）颗粒催化剂阵）颗粒催化剂阵列；列；6.5 纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池的制作过程：纳米天线太阳能电池的制作过程：4 4、从、从镍催化剂底部往上生长碳纳米管阵列，在镍催化剂底部往上生长碳纳米管阵列，在氨气和乙烯气氛下，运用直流辉光放电等离子氨气和乙烯气氛下，运用直流辉光放电等离子体体；6.5 纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池的制作过程：纳米天线太阳能电池的制作过程：5 5、在纳米管之间制备硅橡胶钝化层，并在沉积、在纳米管之间制备硅橡胶钝化层，并在沉积透明导电膜；透明导电膜；6 6、去除突出部分，并再次旋涂、去除突出部分，并再次旋涂硅橡胶。硅橡胶。6.5 纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池纳米天线太阳能电池的特点：纳米天线太阳能电池的特点：1 1、碳纳米管电阻非常低，电流损耗小；、碳纳米管电阻非常低，电流损耗小；2 2、单色光转换效率大于、单色光转换效率大于90%90%；3 3、可以印制在柔性衬底上，也可实现卷对卷生、可以印制在柔性衬底上，也可实现卷对卷生产。产。
