重要能源的巧妙利用——光伏建筑

基础篇 近年来建筑节能技术已成为全世界关注的热点,也是当前国内外节能领域的一个热点研究课题.各发达国家在经历了1937年世界性石油危机和世界经济遭受严重打击之后,已清楚地认识到节能的重要性.据估算,我国建筑总能耗占社会总能耗的25%,同时它的增长速度远高于当前我国能源的增长率.为了子孙后代可持续利用国家自然资源,必须提倡建筑节能.它不仅能缓解能源紧张、社会经济发展与能源供应不足的问题,而且能降低污染物排放,有效保护环境.因此,研发太阳能在建筑中综合利用的技术,探究太阳能技术与建筑的有机结合将具有积极而深远的意义.     

光伏建筑一体化（BIPV）并网电站的应用与发展

与建筑相结合的光伏并网电站是未来太阳能发展的重要方向之一,现在介绍国内外光伏建筑的现状以及未来的发展趋势,并对光伏建筑一体化的设计原则,光伏与建筑相结合的具体形式进行了阐述。     

Ag/TiO_(2-x)N_x纳米管的光电催化性能

在0.5wt%NaF+1mol/L Na2SO4溶液中,20V电压下,通过阳极氧化的方法,在纯Ti片表面制备出与基底垂直、排列整齐有序的TiO2纳米管,将制得的TiO2纳米管在500℃、氨气的气氛下退火2h,然后,在0.5mol/L AgNO3溶液中用12W的紫外灯照射24h,制备出Ag/TiO2-xNx纳米管,并用XRD,SEM和XPS进行表征.实验结果显示,在紫外光下,Ag/TiO2-xNx纳米管的光电催化降解效率比TiO2纳米管的光电催化降解效率提高了39.68%;在可见光下,Ag/TiO2-xNx纳米管的光电催化降解效率比TiO2-xNx纳米管可见光光电催化的降解效率提高了12%.可见光光电催化16h后,初始浓度为10×10-6mol/L的亚甲基蓝降解率达到50.53%.     

太阳能在上海世博会中的应用

2010年上海世博会的主题是“城市,让生活更美好”,介绍了上海世博会总容量约4．41MW的太阳能发电应用形式,包括应用在中国地区馆、世博中心光伏建筑世博会和主题馆中的一体化（BIPV）光伏并网发电系统,部分采用非晶硅电池、HIT电池及数倍聚光电池组件的南市电厂光伏并网发电项目,还有太阳能灯及太阳能小品应用。     

柔性衬底微晶硅薄膜太阳电池研究

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了系列本征微晶硅薄膜材料和nip单结微晶硅太阳电池,研究了硅烷浓度、衬底温度和辉光功率等沉积参数与薄膜材料性能、薄膜电池性能三者之间的关系.拉曼光谱和器件测试结果表明:随硅烷浓度的增加,本征层晶化率逐渐减小,直至转变为非晶硅;沉积温度高于200℃时,电池性能严重恶化;随等离子辉光功率增加,材料晶化率保持不变,而电池开路电压逐渐增大,短波光谱响应逐渐增强.在此基础上,优化了单结微晶硅电池沉积参数,得到效率为6.48％ (AM0,25℃)的单结微晶硅薄膜太阳电池;并将其应用到非晶硅／微晶硅叠层电池中,在不锈钢柔性衬底上得到效率为9.28％( AM0,25℃)的叠层电池.     

GaInP2/GaAs/Ge叠层太阳电池中的高效率Ge底电池

从电池的结构参数及器件工艺等方面分析了Ge底电池的开路电压Voc、短路电流Isc和填充因子FF的影响.结果表明：控制发射层的表面复合，并减薄其厚度可以提高开路电压Voc，并可以有效提高短路电流Isc；调整相应的器件工艺有利于填充因子FF的提高. 采用上述改进措施，成功得到Voc达到287.5mV, Isc达到73.13mA/cm2，效率达到7.35%的Ge太阳电池.     

GaInP2/GaAs/Ge叠层太阳电池中的高效率Ge底电池

从电池的结构参数及器件工艺等方面分析了Ge底电池的开路电压Voc、短路电流Isc和填充因子FF的影响.结果表明控制发射层的表面复合,并减薄其厚度可以提高开路电压Voc,并可以有效提高短路电流Isc;调整相应的器件工艺有利于填充因子FF的提高.采用上述改进措施,成功得到Voc达到287.5mV,Isc达到73.13mA/cm2,效率达到7.35%的Ge太阳电池.     

渐变带隙结构在Ⅲ-Ⅴ族太阳电池中的应用

在分析半导体带隙的渐变结构理论的基础上,研究了具有渐变带隙结构太阳电池的普遍规律和特点,采用AMPS软件结合相关试验参数对Ⅲ-Ⅴ族的AlxGa1－xAs类太阳电池中渐变带隙结构进行了计算模拟,并与普通电池进行了对比分析．一方面,带宽的递增或递减构成的势垒可以形成附加电场,帮助少子收集,增加少子寿命;另一方面,渐变后的带隙会影响实际光谱的吸收效率,使得总的载流子产额以及可利用部分发生变化,总结出带隙的渐变结构对载流子实际产生、收集等情况有着多方面的调制作用．     

GaAs/Ge太阳电池界面特性研究

采用低压金属有机物化学气相沉积 (MOVPE)工艺 ,分别在p型和n型Ge衬底上生长了GaAs电池 ,发现Ge甚至可以扩散到GaAs电池结区 ,导致电池性能严重下降 ,而Ga和As的扩散 ,常常导致异常Ⅳ曲线 ;在GaAs外延层观察到的主要晶体缺陷是反相畴和线位错 ,通过降低生长温度和优化成核条件 ,获得了较好的界面特性 ,在n Ge衬底上获得了效率为 2 0 .2 % (AM0 ,2 5℃ ,2cm× 4cm)的GaAs电池 ,在p Ge衬底上获得了性能较好的Ge电池。     

键合集成AlGaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs太阳电池组分与厚度对效率的影响

寻找比传统晶格匹配GaInP/InGaAs/Ge结构具有很高效率的高效太阳电池体系是目前高效太阳电池研究重点。基于直接键合集成技术的AlzGa1-zInP/GaAs/In1-xGaxAsyP1-y/InGaAs四结太阳电池是一条有效的途径。该结构中In-GaAsP材料光学带隙可以在0.75～1.35 eV之间连续调节。作为一种新结构,一些关键点还是不清楚,比如考虑材料吸收系数与实际厚度限制下的带隙优化组合,子电池厚度与最高效率之间的耦合影响等,这些都对结构设计提出了新的挑战。采用半经验全局优化工具,研究了InGaAsP子电池组分和吸收系数比较小的InGaAs子电池厚度这两个因素对最高效率的影响,并对器件设计给出了一些方向性意见。