几种常见太阳能电池的材料和性能对比论文开题报告书.docx

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几种常见太阳能电池的材料和性能对比论文开题报告书

毕业论文（设计）开题报告

题目几种常见太阳能电池的材料和性能对比

开题报告填写要求

1.开题报告（含“文献综述”）作为毕业论文（设计）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文（设计）工作前期完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2.开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）单面打印，不允许打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3.“文献综述”应按论文的格式成文，并直接打印在本开题报告第一栏目内，其中文献综述的参考文献应不少于15篇。

4.有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2013年5月15日”或“2013-05-15”。

毕业论文（设计）开题报告

1．结合毕业论文（设计）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写文献综述（包括目前同类课题在国内外的研究状况、发展趋势以及对本人研究课题的启发）：

太阳能电池出现的背景

随着社会的不断进步与发展，地表内蕴藏的各种能源，如石油、天然气、煤炭等传统的非再生资源日益减少，资源短缺问题已经不断涌现。

据有关科学家研究表明，地球探明的可开采的石油储量仅可使用大约41年，煤炭储量可使用大约223年，天然瓦斯的储存量可使用大约63年[1]。

而且大量地使用石油和煤炭的同时也导致了环境越来越恶劣，给人类和其他动植物生存构成了巨大挑战。

面对如此严峻的能源问题和环境问题，开发新能源成为了各国重中之重的任务。

而太阳能电池就是把吸收的太阳光通过一些材料转化为电能[2]。

正是基于此背景，西方国家例如德国、法国、意大利等大力促进光伏产业的迅速发展[3]，相信在不远的未来太阳能电池必定会成为各国的首要发展项目。

目前，太阳能电池已被广泛运用到了各个领域[4]，给人民带来了许多便利。

太阳能电池在国内外的研究状况

从1839年，法国的物理学家发现了光伏效应开始，到1954年，科学家研制出硅晶体太阳能电池，再到如今各种太阳能电池得到广泛应用,太阳能电池得到了空前的发展。

回顾太阳能电池的发展史，我们会发现太阳能电池正在朝着高效率，低成本，薄膜化的方向前进。

如果从更新换代的角度划分太阳能电池的发展历程，大概可以划分出三代，即第一代的晶体太阳电池、第二代的薄膜太阳电池和第三代的新概念太阳电池。

第一代的晶体太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳电池。

发展至今,硅还是最理想的太阳能电池材料,85%以上的太阳能电池组件由晶体硅组成。

而且在硅太阳能电池中以单晶硅太阳能电池技术最为娴熟，其转换效率也为最高，达到24.7％[5]，所以大规模应用和工业生产中,单晶硅太阳能电池占据主导地位。

多晶硅太阳能电池一般采用低等级的半导体多晶硅，与单晶硅太阳能电池所要采用的高纯度硅晶体相比，多晶硅太阳能电池成本较低，而且转换效率与单晶硅太阳能电池比较接近，其转换也能达到21.4%[6]，逐渐地多晶硅太阳电池发展起来。

3、第二代的薄膜太阳电池，包括多晶硅薄膜太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池、多元化合物薄膜太阳电池（砷化镓薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳电池）。

其中由于多晶硅薄膜的制造工艺多种多样[7],致使其发展迅速。

非晶硅薄膜太阳电池[8]是一种以非晶硅化合物为基本组成的薄膜太阳能电池，其是目前应用最广泛的硅薄膜太阳电池。

非晶硅薄膜的吸收特性是影响太阳电池量子效率的主要因素[9]，如果能解决这一问题，非晶硅薄膜太阳电池的转化效率将进一步提高。

砷化镓薄膜太阳能电池[10]，其也具有高效的转化率，达到28.4％。

砷化镓薄膜太阳能电池因为其优点广泛应用于航天飞行器的主电源。

为了进一步提高太阳能电池的光电转换效率,各国学者开始研究太阳能电池的效率极限和能量损失机制,并在此基础上提出了第三代太阳能电池的概念[11]。

目前第三代太阳能电池还在进行概念和简单的试验研究，主要有叠层太阳电池、量子阱太阳电池[12]等。

其中聚光条件下GaInP/GaAs/GaInNAs三结太阳电池已经达到了43.5％的转换效率[13]。

叠层太阳电池主要应用于通信卫星供电、太阳能影院灯等。

鉴于资源问题越来越突出，各国对于发展太阳能电池也越来越重视，中国也不甘落后，相继投入到太阳能电池的研究。

我国市太阳能研究所从20世纪到90年代进行高效电池研究开发，采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术，使电池的效率也达到了19.8％，激光刻槽埋栅电池效率也达到了18.6％[14]。

在多晶硅电池方面，市太阳能研究所的多晶硅电池效率达到了14.5％。

而在非晶硅电池方面，也取得了良好的进展，1平方厘米单结电池的实验室初始效率也达到了11.4％。

对于多晶硅薄膜太阳电池，在市太阳能研究所的努力下，该所采用RTCVD技术，在不同衬底上制备了多晶硅薄膜电池，其中模拟陶瓷衬底的电池效率也达到了10.21％。

目前，太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，以节省造价很贵的输电线路。

例如2002年的XX卡玛多乡25KW光伏电站的建立[15]。

太阳能电池的发展趋势

改善太阳能电池的性能,降低制造成本以及减少大规模生产对环境造成的影响是未来太阳能电池发展的主要方向.作为太阳能电池材料,其中:

（1）由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本,将最终取代单晶硅电池,成为市场的主导产品;

（2）V-Ⅲ族化合物及CIS等属于稀有元素,尽管转换效率很高,但从材料来源看,这类太阳能电池不可能占据主导地位;（3）有机太阳能电池对光的吸收效率低,从而导致转换效率低;（4）染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池[16]的研究已取得喜人成就,但还存在如敏化剂的制备成本较高等问题.另外目前多沿用液态电解质,但液态电解质存在易泄漏、电极易腐蚀、电池寿命短等缺陷,使得制备全固态太阳能电池成为一个必然方向.目前,大部分全固态太阳能电池光电转换率都不很理想.纳米晶太阳能电池以其高效、低价、无污染的巨大优势挑战未来,我们相信,随着科技发展以及研究推进,这种太阳能电池应用前景广阔无限.

附：

参考文献目录

1、[1][3]林明献，《太阳能电池新技术》[M].：

科学，2012:

4-5,12-15

2、[2]沈辉，曾祖勤.《太阳能光伏发电技术》[M].：

化学工业，2005：

30-31

3、[4]罗雪莲，吴麟章，江小涛，王远，周明杰，X辉.太阳能电池及其应用[J].XX科技学院学报2005，18（10）:

36-38

4、[5]冯垛生，太阳能发电原来与应用[M].:

人民邮电,2007:

4-7.

5、[6]黄庆举,林继平,魏长河,姚若河.硅太阳能电池的应用研究与进展[J].材料开发与应用2009，24（6）:

93-96

6、[7] 何海洋,陈诺夫,李宁,白一鸣,仲琳,弭辙,辛雅焜,吴强,高征.多晶硅薄膜太阳电池[J].微纳电子技术. 2013，50（3）:

137-142

7、[8] 尹炳坤,蒋芳.非晶硅薄膜太阳能电池研究进展[J]. XX化工. 2012:

40（8）:

31-33

8、[9]X德贤,薛颖,蔡宏琨,陶科,姜元建,赵敬芳,王林申,隋妍萍.柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池量子效率的研究[J].人工晶体学报. 2009，38（02）:

407-410

9、[10]靳瑞敏.《太阳电池薄膜技术》[M]：

化学工业2013:

133-135

10、[11]彭英才，傅广生.《新概念太阳电池》[M].：

科学，2014:

3-6

胡中华，苏润，夏育荣，高磊.薄膜太阳能电池的分类、发展与研究[J].XX职业技术学院2013，

（2）:

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11、[12]王宇,X江勇,余健,应磊莹,X保平.InGaN/GaN多量子阱太阳电池的研制及特性研究[J].半导体光电. 2014（02）

12、[13]彭英才,周子淳,X宝元,沈波,X志东.叠层太阳电池的研究进展[J].XX大学学报（自然科学版）. 2014,34（5）:

553-560

13、[14]X正华，李陵风，叶楚平，杨平华.《有机太阳电池与塑料太阳电池》[M]：

化学工业2005:

30-45

14、[15]王长贵，王斯成.《太阳能光伏发电实用技术》[M]：

化学工业，2005:

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15、[16]X哲,葛伟杰,周保学,蔡俊,蔡伟民.染料敏化纳米二氧化钛薄膜太阳能电池中的电荷复合[A].第二届全国环境化学学术报告会论文集[C].2004

毕业论文（设计）开题报告

２．研究思路、研究方法以及手段

研究思路

1、综述太阳能电池出现的背景和意义

2、综述太阳能电池的研究现状和发展历程

3、综述太阳能电池的种类

4、综述太阳能电池的材料和性能

5、综述太阳能电池的发展趋势

6、综述未来太阳能电池应用的展望

飞研究方法以及手段

文献法：

通过阅读大量的文献了解太阳能电池。

包括了解太阳能电池的原理：

基于半导体的光生伏特效应将太阳辐射直接转换为电能；了解太阳能电池的不同分类，可以按照结构分类，可以按照材料分类，以及按照太阳电池的发展历程分类；其中按照历程可分为三代太阳能电池；还需要了解太阳能电池的研究现状与发展历程。

定量分析法：

定量的分析每一类太阳能电池的转换效率。

分析太阳能电池的转化效率，例如单晶硅太阳电池的转换效率高达24.7％，多晶硅太阳能电池转换也能达到21.4%等

定性分析法：

定性的了解每一类太阳能电池的性能。

通过了解太阳能电池的材料，制备材料的技术，和太阳能电池的结构，工艺技术等，分析太阳能电池的优缺点。

比较研究法：

比较每一类太阳能电池。

通过比较太阳能电池的优缺点，分析其适合的用途。

太阳能电池的发展

从1893年法国科学家E.Becquerel发现液体的光伏效应算起，太阳电池已经经过了160多年漫长的发展历史。

从总的发展来看，基础研究和技术进步都起到了积极推进的作用。

对太阳电池的实际应用起到了决定性作用的是美国贝尓实验室的三位科学家关于单晶硅太阳能电池的研制成功，在太阳电池的发展史上起到了里程碑的作用。

至今为止，太阳电池的基本结构和机理没有改变，其主要是朝着改善太阳能电池的性能,降低制造成本以及减少大规模生产对环境造成的影响方向发展。

太阳能电池的应用

太阳能电池的迅速发展，使得其广泛地应用到生活的各个领域。

其中包括交通领域，通讯/通信领域，石油、海洋、气象领域等。

交通领域：

如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线亭、无人值守道班供电等。

通讯/通信领域：

太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

石油、海洋、气象领域：

石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等

毕业论文（设计）开题报告

3.进度安排

1.2014年12月8日确定毕业论文的选题；

2.2015年1月18日完成开题报告；

3.2015年1月20日至2015年2月28日进行资料搜集并撰写论文；

4.2015年3月12日完成论文初稿；

5.2015年3月15日修改论文初稿，并确定论文定稿；

6.2015年4月完成论文定稿；

4.指导教师意见：

指导教师：

年月日