能电池的研究和开 发，研制的平面高效单晶硅电池转换效率达到，刻槽埋栅 电极晶体硅电池转换效率达。 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占 据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶 硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材 料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜 太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。 多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池的主要优势是降低成本。由于单晶硅太阳能电池需要高纯 硅材料空间太阳能电池用硅材料纯度，地面太阳能电池用硅材料纯度 ，其材料成本占电池总成本的半以上。相比之下，多晶硅电池材料制备 方法简单耗能少，可连续化生产。但多晶硅太阳能电池的光电转化效率较低， 目前商业化电池的效率仅为左右。实验室最高效率达到，为德国研究 机构获得。具有代表性的商品有等公司生产的产品。 人们从年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅 膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们 直没有停止过研究，并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学 气相沉积法，包括低压化学气相沉积和等离子增强化学气相沉积 工艺。此外，液相外延法和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以或为反应气体，在 定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料般选用等。但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且容易在 晶粒间形成空隙。解决这问题办法是先用在衬底上沉积层较薄的非晶 硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的 多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的个环节，目前采用的技术主要 有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外 采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率 明显提高。德国费莱堡太阳能研究所采用区熔再结晶技术在衬底上制得的 多晶硅电池转换效率为，日本三菱公司用该法制备电池，效率达。 液相外延法的原理是通过将硅熔融在母体里，降低温度析出硅膜。 美国公司采用制备的电池效率达。我国光电发展技术中 心的陈哲良教授采用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒，并设计了种类 似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池，称之为硅粒太阳能电池，但 有关性能方面的报道还未见到。 从石英砂制备单晶硅和多晶硅太阳能电池的工艺流程如下图所示。 图从石英砂到晶硅太阳能电池的工艺流程 非晶硅太阳能电池 非晶硅太阳能电池的优势是硅资源消耗少生产成本低，近年来发展迅速。 目前非晶硅单结电池的最高效率已可达到左右，大量生产的可达到左右。叠层电池的最高效率可达到。比较代表性的非晶硅电池生产厂 家有德国，日本和美国。 由于非晶硅对太阳光的吸收系数大，因而非晶硅太阳能电池可以做得很薄， 通常硅膜厚度仅为，是单晶硅或多晶硅电池厚度左右的， 所以制作非晶硅电池资源消耗少。 非晶硅太阳能电池般是用高频辉光放电等方法使硅烷气体分解沉 积而成的。由于分解沉积温度低左右，因此制作时能量消耗少，成本 比较低，且这种方法适于大规模生产，单片电池面积可以做得很大例如 ，整齐美观。非晶硅电池的另特点是对蓝光响应好，在般的荧光灯 下也能工作，因此被广泛用作电子计算器和手掌电脑的电源，估计全世界使用量 达到每月千万片左右。 非晶硅中由于原子排列缺少结晶硅中的规则性，往往在单纯的非晶硅 结构中存在缺陷，隧道电流占主导地位，无法制备太阳能电池。因此要在层与 层之间加入较厚的本征层，以扼制其隧道电流，所以非晶硅太阳能电池般 具有结构。如果制成的多层结构便形成叠层结构，在提高非晶 硅太阳能电池的转换效率和改善稳定性方面，叠层太阳能电池是个重要的发展 方向。 非晶硅由于其内部结构的不稳定性和大量氢原子的存在，具有光疲劳效应 效应，故非晶硅太阳能电池经过长期工作稳定性存在问 题。近年来经努力研究，虽有所改善，但尚未彻底解决问题，故作为电力电 源，尚未大量推广。非晶硅太阳能电池的研究，现在主要着重于改善非晶硅膜本 身性质，以减少缺陷密度，精确设计电池结构和控制各层厚度，改善各层之间的界面状态，以求得高效率和高稳定性。 化合物半导体太阳能电池 化合物半导体太阳能电池突破了由硅原料硅锭硅片太阳能电池的工艺路 线，采用直接由原材料到太阳能电池的工艺路线，发展了薄膜太阳能技术，这适 应了太阳能电池的高效率低成本大规模生产化发展的要求。 目前，化合物半导体薄膜太阳能电池的主要类型有系太阳能电池 系太阳能电池系列太阳能电池太阳能电池系列 太阳能电池和系列太阳能电池的，复合金属氧化物类半导体这种复合金属氧化物类半导体，由种及以上 的金属元素构成这其中至少有种元素为铋，银，铜，锡，铅，钒，铟，镨， 铬以及镍中的种另类元素从钛，铌，钽，锆，铪，钼， 钨，锌，镓，铟，锗以及锡中选出。三可见光响应的光催化剂及其应用 申请日年月日 申请号 邹志刚陈延峰叶金花 摘要 本发明提供高效的吸收太阳光中紫外线和可见光的高活性光催化剂，以及利 用这些光催化剂分解有害化学物质和分解水制氢的方法。这些光催化剂是由铟和 元素周期表中元素以及过渡金属元素形成的复合氧化物半导体， 元素所表示的氧化物半导体和其中部分铟被置换为过渡金属后的化学式 ，其中铟和的摩尔数之和与的摩尔数相等，这些复合氧化物半导 体作为光催化剂。利用这些光催化剂在进行含有紫外线和可见光的太阳光照射 下，实现分解有害化学物质和分解水制氢。 主权项 可见光响应的光催化剂，其特征是由铟和元素周期表中元素以及过渡 金属元素形成的复合氧化物半导体，元素所表示的氧化物半导 体和其中部分铟被置换为过渡金属后的化学式，其中铟和的 摩尔数之和与的摩尔数相等，这些复合氧化物半导体作为光催化剂。 四含铋复合氧化物和型半导体光催化剂及制备和应用 申请日年月日 申请号 李敦钫祝梅邹志刚 摘要含铋复合氧化物半导体，具有紫外和可见光响应特性 其中表示铋，表示氧，表示钒铌和钽，表示钼和钨，作 为降解有害化学物质有机生物质和杀菌的高活性光催化剂。与的摩尔比为 ∶。所述光催化剂在紫外或可见光照射下分解有害化学物质有机生物质 和杀菌，反应的方式可以是将光催化剂作为粉末悬浮于含有机物的水溶液以流化 床的方式进行光照射或者将光催化剂固定在基体上，以固定床的方式在光照射 下分解流过其表面的水溶液中的有机物，或用于分解室内气体中的有机物有害 气体和杀菌。 主权项 含铋复合氧化物半导体，具有紫外和可见光响应特性，其特征是 ，其中表示铋，表示氧，表示钒铌和钽，表示 钼和钨，作为降解有害化学物质有机生物质和杀菌的高活性光催化剂。 五纳米钴化合物的制备方法 申请日年月日 申请号 李敦钫祝梅邹志刚 摘要 纳米钴化合物的制备方法，采用 为含钴原料，用于制备纳米氧化钴 为含钛铁原料，与上述含钴原料配合分别制备纳米钛酸钴 和纳米铁酸钴氧化铝氢氧化铝拟薄水铝石薄水 铝石硝酸铝为含铝原料，与上述含钴原料配合制备纳米钴蓝采用微波干燥煅烧与高能球磨机球磨结合的制备方法。本发明 工艺流程简单，产量大，能耗较低，可用于颜料光吸收敏感催化电池材 料及其它功能材料。 主权项 纳米钴化合物的制备方法，包括平均粒径小于纳米的纳米氧化 钴纳米钛酸钴纳米铁酸钴纳米钴蓝的制备， 其特征是采用 为含钴原料，用于制备纳米氧化钴 为含钛铁原料，与上述含钴原料配合分别制备纳米钛酸钴和纳米铁酸 钴氧化铝氢氧化铝拟薄水铝石薄水铝石 硝酸铝为含铝原料，与上述含钴原料配合制备纳米钴蓝 采用微波干燥煅烧与高能球磨机球磨结合的制备方法。 六真空限氧法制备不同形貌氧化锌的技术 申请日年月日 申请号 李敦钫祝梅邹志刚 七可见光响应型光催化薄膜层的制备方法 申请日年月日 申请号 李敦钫祝梅邹志刚 摘要可见光响应型光催化薄膜层的制备方法，其特征是将各种欲涂负的内核或衬 底材料放入含铋化合物含钒化合物的水溶液中，原料为水溶性的含铋化合物 含钒化合物添加剂和络合剂，氢氧化钠，氢氧化钾，硝酸。制 备的原料还可以是各种有机的含铋化合物含钒化合物同时辅助超声波搅拌， 经过的处理后，取出用水或有机溶剂清洗，获得不同厚度粒度嵌 布状态和表面形貌的钒酸铋可见光响应型光催化表面层。本发明得到的这些表面 含有钒酸铋光催化剂的负载材料具有很强的消毒杀菌去污除臭功能。本发 明制备技术流程十分简单，所需设备少，规模可大可小，原料易得，成本低廉。 主权项 可见光响应型光催化薄膜层的制备方法，其特征是将各种欲涂负的内核 或衬底材料放入含铋化合物含钒化合物的水溶液中，原料为水溶性的含铋化合 物如硝酸铋，氯化铋或醋酸铋等含钒化合物如钒酸 钠，偏钒酸铵等添加剂如磷酸氢钠磷酸氢二钠 磷酸氢钾磷酸氢二钾硼酸磷酸钠 磷酸钾或等，作为缓冲剂和络合剂如乙二胺四乙酸 柠檬酸或甘胺酸，氢氧化钠，氢氧化钾，硝酸。 制备的原料还可以是各种有机的含铋化合物含钒化合物在室温至的条 件下或同时辅助超声波搅拌，经过的处理后，取出用水或有机溶剂清 洗，获得不同厚度粒度嵌布状态和表面形貌的钒酸铋可见光响应型光催化表 面层。 课题组介绍 该课题组是南京大学环境材料与再生能源研究中心