太陽能電池及發(fā)電原理-精品文檔資料

1、太陽能電池及發(fā)電原理多晶硅太陽能電池片， 多晶硅電池片其成本遠低于單晶硅電 池，而效率高于非晶硅薄膜電池。 我國的太陽能工業(yè)才剛剛起步， 2006 年底全部達產(chǎn)后的國內(nèi)生產(chǎn)能力約為 300兆瓦。我國生產(chǎn) 的太陽能電池幾乎全部出口到國外市場， 國內(nèi)用量極少。 據(jù)預(yù)測： 2010 年全球（尤其是發(fā)達國家）太陽能使用量將達到 18000 兆 瓦以上，我國的潛在市場將達到 3000 兆瓦。因此，太陽能電池 工業(yè)將有極好的市場前景。多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多， 但是 多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少， 其光電轉(zhuǎn)換效 率約 12%左右（ 2004年 7月 1日日本夏普上市效率

2、為 14.8%的世 界最高效率多晶硅太陽能電池）。從制作成本上來講，比單晶硅 太陽能電池要便宜一些，材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成 本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽能電池的使用壽 命也要比單晶硅太陽能電池短。多晶硅太陽能電池的生產(chǎn)需要消耗大量的高純硅材料， 而制 造這些材料工藝復(fù)雜， 電耗很大， 在太陽能電池生產(chǎn)總成本中己 超二分之一。 加之拉制的單晶硅棒呈圓柱狀， 切片制作太陽能電 池也是圓片，組成太陽能組件平面利用率低。因此，80 年代以來，歐美一些國家投入了多晶硅太陽能電池的研制。通常的晶體硅太陽能電池是在厚度350-450卩m的高質(zhì)量硅 片上制成的， 這種硅片從提拉或澆鑄

3、的硅錠上鋸割而成。 因此實 際消耗的硅材料更多。為了節(jié)省材料，人們從 70 年代中期就開 始在廉價襯底上沉積多晶硅薄膜，但由于生長的硅膜晶粒大小， 未能制成有價值的太陽能電池。 為了獲得大尺寸晶粒的薄膜， 人 們一直沒有停止過研究， 并提出了很多方法。 目前制備多晶硅薄 膜電池多采用化學氣相沉積法， 包括低壓化學氣相沉積 （ LPCVD） 和等離子增強化學氣相沉積（PECVD工藝。此外，液相外延法（LPPE和濺射沉積法也可用來制備多晶硅薄膜電池。提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本是太陽能電池制備中考慮的兩個主要因素， 對于 目前的硅系太陽能電池， 要想再進一步提高轉(zhuǎn)換效率是比較困難 的。因此， 今后研究的

4、重點除繼續(xù)開發(fā)新的電池材料外應(yīng)集中在 如何降低成本上來， 現(xiàn)有的高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池是在高質(zhì)量 的硅片上制成的，這是制造硅太陽能電池最費錢的部分。因此， 在如何保證轉(zhuǎn)換效率仍較高的情況下來降低襯底的成本就顯得 尤為重要。 也是今后太陽能電池發(fā)展急需解決的問題。 近來國外 曾采用某些技術(shù)制得硅條帶作為多晶硅薄膜太陽能電池的基片， 以達到降低成本的目的，效果還是比較現(xiàn)想的。350-450 u m的高質(zhì)量硅片上制成的，這種硅片從提拉或澆鑄的硅錠上鋸割而 成。因此實際消耗的硅材料更多。為了節(jié)省材料，人們從70年代中期就開始在廉價襯底上沉積多晶硅薄膜， 但由于生長的硅膜 晶粒大小， 未能制成有價值的太

5、陽能電池。 為了獲得大尺寸晶粒 的薄膜，人們一直沒有停止過研究，并提出了很多方法。目前制 備多晶硅薄膜電池多采用化學氣相沉積法， 包括低壓化學氣相沉 積（LPCVD和等離子增強化學氣相沉積（PECVD工藝。此外， 液相外延法（LPPE和濺射沉積法也可用來制備多晶硅薄膜電池。 提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本是太陽能電池制備中考慮的兩個主要 因素，對于目前的硅系太陽能電池， 要想再進一步提高轉(zhuǎn)換效率 是比較困難的。 因此， 今后研究的重點除繼續(xù)開發(fā)新的電池材料 外應(yīng)集中在如何降低成本上來， 現(xiàn)有的高轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池 是在高質(zhì)量的硅片上制成的， 這是制造硅太陽能電池最費錢的部 分。因此， 在如何保證轉(zhuǎn)換

6、效率仍較高的情況下來降低襯底的成 本就顯得尤為重要。也是今后太陽能電池發(fā)展急需解決的問題。 近來國外曾采用某些技術(shù)制得硅條帶作為多晶硅薄膜太陽能電 池的基片，以達到降低成本的目的，效果還是比較現(xiàn)想的。單晶硅太陽電池雖有其優(yōu)點， 但因價格昂貴， 使得單晶硅太 陽能電池在低價市場上的發(fā)展備受阻礙。 而多晶硅太陽能電池則 是以降低成本為優(yōu)先考慮， 其次才是效率。 多晶硅太陽能電池降 低成本的方式主要有三個，一是純化的過程沒有將雜質(zhì)完全去除； 二是使用較快速的方式讓硅結(jié)晶； 三是避免切片造成的浪費。 因為這三個原因使得多結(jié)晶硅太陽能電池在制造成本及時 間上都比單晶硅太陽能電池少， 但因為這樣使得多晶硅

7、太陽能電 池的結(jié)晶構(gòu)造較差。 多晶硅太陽能電池與單晶硅太陽能電池雖然 結(jié)晶構(gòu)造不一樣但發(fā)電原理一樣。 多晶硅太陽能電池結(jié)晶構(gòu)造較 差主要的原因有兩個， 一是本身含有雜質(zhì)， 二疏在結(jié)晶的時候速 度較快，硅原子沒有足夠的時間成單一晶格而形成許多結(jié)晶顆 粒。結(jié)晶顆粒愈大則效率與單晶硅太陽能電池愈接近， 結(jié)晶顆粒 愈小則效率愈差。效率差的原因是顆粒與顆粒間存在著結(jié)晶邊 界，結(jié)晶邊界存在許多的懸浮鍵， 懸浮鍵會與自由電子復(fù)合而使 電流減少， 而且結(jié)晶邊界的硅原子鍵結(jié)情況較差， 容易受紫外線 破壞而產(chǎn)生更多的懸浮鍵。 隨著使用時間的增加， 懸浮鍵的數(shù)目 也會隨著增加， 光電轉(zhuǎn)換效率因而逐漸衰退。 此外雜質(zhì)多半聚集 在結(jié)效率 10