太陽能電池概況(共9頁)

1、 太陽能電池(dinch)概況目 錄引言(ynyn)太陽能輻射(fsh)太陽電池結(jié)構(gòu)太陽電池制作未來能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)預(yù)測圖傳統(tǒng)能源的現(xiàn)狀人類社會面臨的問題及光伏發(fā)展的契機(jī)一次能源的面臨枯竭；社會發(fā)展對能源需求的增加，加劇全球能源緊張。人類社會可持續(xù)發(fā)展。環(huán)境惡化的壓力和減排CO2的需要，促進(jìn)了可再生能源的利用。光伏技術(shù)是最直接和有效的途徑和方法。環(huán)境壓力相關(guān)(xinggun)的政策日本、歐洲、美國已經(jīng)出臺相關(guān)(xinggun)政策和法令,鼓勵和補(bǔ)貼可再生能源發(fā)展2005年3月中華人民共和國主席令33號正式(zhngsh)頒布了中華人民共和國可再生能源法，2006年開始實施太陽能發(fā)電整個產(chǎn)業(yè)鏈太陽電

2、池的歷史1839年法國實驗物理學(xué)家 Edmund Bacquerel（貝克勒爾）發(fā)現(xiàn)了光生伏特效應(yīng)1941年奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng)1954年Chaipin（恰賓）和Carlson (卡爾松)等人在貝爾實驗室制成了光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)6%的世界上第一塊實用的硅太陽電池，標(biāo)志著太陽電池研制工作的重大進(jìn)展1959年第一個光電轉(zhuǎn)換效率為5的多晶硅太陽電池問世1960年硅太陽電池發(fā)電首次并入常規(guī)電網(wǎng)1975年，美國科學(xué)家制作出非晶硅太陽電池 80年代初，太陽電池開始規(guī)?；a(chǎn)太陽電池按材料分類太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件 種類 硅太陽電池 1) 硅太陽電池 1) 單晶硅片 2) 化合物太陽電

3、池 2) 多晶硅片 3) 染料敏化電池 3) 非晶硅薄膜 4) 硒光電池 4) 多晶硅薄膜太陽能輻射1、太陽輻射能的來源電磁輻射2、太陽光是一種電磁波,具有波粒二相性大氣層對太陽輻射的影響大氣質(zhì)量大氣層對太陽光線通過大氣程路程對到達(dá)地球表面的太陽輻射的影響 AM0地球大氣層外的太陽輻射 AM1穿過1個大氣層的太陽輻射（太陽入射角為0） AM1.5太陽入射角為48的太陽輻射太陽輻射(ti yn f sh)穿過大氣層的情況太陽電池(ti yn din ch)結(jié)構(gòu)單晶與多晶硅片由于單晶和多晶硅片的生產(chǎn)工藝不一，多晶是正方(zhngfng)的，單晶硅片的四個邊緣是有弧度的,準(zhǔn)方片對于成品電池更好區(qū)分：

4、 單晶是有絨面的，而多晶由于晶界排列不整齊我們看到的多晶硅片表面有花紋。尺寸: 103x103, 125x125,150 x150, 156x156太陽電池的工作過程 光生伏特效應(yīng)吸收光子，產(chǎn)生(chnshng)電子空穴對電子(dinz)空穴對被內(nèi)建電場分離，在PN結(jié)兩端(lin dun)產(chǎn)生電勢將PN結(jié)用導(dǎo)線連接，形成電流 在太陽電池兩端連接負(fù)載，實現(xiàn)了將光能向電能的轉(zhuǎn)換太陽電池等效電路串聯(lián)電阻硅材料體電阻金屬電極電阻金屬與硅的接觸電阻并聯(lián)電阻邊緣漏電體內(nèi)雜質(zhì)和微觀缺陷PN結(jié)局部短路 由于雜質(zhì)和缺陷在電池體內(nèi)的隨機(jī)分布，會造成太陽電池電性能的不均勻性太陽能電池片生產(chǎn)工藝流程分選測試一次清洗二

5、次清洗燒結(jié)印刷電極PECVD等離子刻蝕檢驗入庫擴(kuò)散太陽電池制造過程(guchng)1-清洗.制絨NaOH去除表面(biomin)損傷層和制備絨面（陷光）HCL去除(q ch)硅片表面的金屬離子HF去除硅片表面的硅酸鈉和氧化物化學(xué)腐蝕的原理熱的NaOH溶液去除硅片表面機(jī)械損傷層：HF去除硅片表面氧化層：HCl去除硅片表面金屬雜質(zhì)：鹽酸具有酸和絡(luò)合劑的雙重作用，氯離子能與 Pt 2+、Au 3+、Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金屬離子形成可溶于水的絡(luò)合物。太陽電池制造過程2-擴(kuò)散擴(kuò)散的目的：形成PN結(jié)在P型半導(dǎo)體表面摻雜五價元素磷在硅片表面形成PN結(jié)PN結(jié)太陽電池的心臟擴(kuò)散(kusn

6、)裝置示意圖POCl3磷擴(kuò)散(kusn)原理POCl3在高溫(gown)下（600）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反應(yīng)式如下：生成的P2O5在擴(kuò)散溫度下與硅反應(yīng)，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反應(yīng)式如下：太陽電池制造過程3-等離子體刻蝕目的：去除邊緣PN結(jié)，防止上下短路磷硅玻璃磷硅玻璃P型硅N型硅N型硅等離子體刻蝕反應(yīng)首先，母體分子CF4在高能量的電子(dinz)的碰撞作用下分解成多種中性基團(tuán)(j tun)或離子。其次，這些活性粒子由于擴(kuò)散或者在電場(din chng)作用下到達(dá)SiO2表面，并在表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。生產(chǎn)過程中，在中CF4摻入O2，這樣有利于提高

7、Si和SiO2的刻蝕速率。太陽電池制造過程4-去磷硅玻璃用HF酸把上下表面的磷硅玻璃去除P型硅N型硅N型硅什么是磷硅玻璃？在擴(kuò)散過程中發(fā)生如下反應(yīng)：POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面， P2O5與Si反應(yīng)生成SiO2和磷原子：這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。太陽電池制造過程5-PECVDPECVD=Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 即“等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積”。它是借助等離子體使含有薄膜組成原子的氣態(tài)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而在基片上沉積薄膜的一種方法。PECVD的反應(yīng)過程PECVD的作用在太陽電池表面沉積深藍(lán)色

8、減反膜SiNxHy膜。其還具有卓越的抗氧化和絕緣性能，同時具有良好(lingho)的阻擋鈉離子、掩蔽金屬和水蒸汽擴(kuò)散的能力；它的化學(xué)穩(wěn)定性也很好，除氫氟酸和熱磷酸能緩慢腐蝕外，其它酸與它基本不起作用。 SiNxHy膜作用(zuyng)優(yōu)良的表面(biomin)鈍化效果 高效的光學(xué)減反性能（厚度和折射率匹配） 低溫工藝（有效降低成本） 體內(nèi)的氫鈍化太陽電池制造過程7-背電場印刷在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷鋁漿通過燒結(jié)穿透背面PN結(jié)和P型硅形成良好的接觸背電場太陽電池制造過程8-前電極印刷主柵線副柵線太陽電池制造過程9-分選檢測通過模擬太陽燈光照射到電池片表面測試太陽電池的電性能參數(shù)光強(qiáng)：1000W/m2 光譜(gungp)分布：AM1.5 電池(dinch)溫度：25太陽電池(ti yn din ch)電性能參數(shù)太陽電池的電性能參數(shù)：Isc、Voc Imp Vmp、Pmax、Rs、Rsh、FF、EFF太陽電池電性能參數(shù)短路電流（Isc）： 理想情況下，等于光生電流IL。影響因素：面積、光強(qiáng)、溫度125太陽電池 5A左右156太陽電池 8A左右開路電壓（Voc）：影響因素：光強(qiáng)、溫度、材料特性晶體硅太陽電池600mV左右填充因子（FF）： 最大輸出功率與開路