單晶硅太陽能電池的研究課件

1、單晶硅太陽能電池的研究單晶硅太陽能電池發(fā)展背景太陽能電池的發(fā)展歷史單晶硅太陽能電池的原理及結(jié)構(gòu)材料的制備及性能研究現(xiàn)狀太陽能電池的應用單晶硅太陽能電池的發(fā)展背景隨著上世紀化石能源的危機，人類面臨著有限常規(guī)能源和環(huán)境破壞嚴重的雙重壓力。已經(jīng)成為越來越值得關(guān)注的社會與環(huán)境問題。人類對可再生能源的需求不斷增加。促使人們致力于開發(fā)新型能源。太陽在40min內(nèi)照射帶地球表面的能量可供全球目前能源消費的速度使用1年。合理的利用好太陽能將是人類解決能源問題的長期發(fā)展戰(zhàn)略，是其中最受矚目的研究熱點之一。 太陽能電池的發(fā)展歷史從發(fā)現(xiàn)光伏現(xiàn)象至今，太陽能電池已經(jīng)有170多年的發(fā)展歷史 1839年法國科學家埃德蒙貝

2、克雷爾發(fā)現(xiàn)光伏現(xiàn)象。 38年后研制出第一片硒太陽電池，僅有1%的轉(zhuǎn)化效率。 1945年美國貝爾實驗室三位科學家制出單晶硅電池（4.5%），幾年后迅速提升到10%，主要用于衛(wèi)星，航天器。 上世紀70年代后，由于化石能源危機（石油、煤炭），再生資源被各國重視，尤其是太陽能電池，在此階段，太陽能電池的工藝，材料研究得到迅速發(fā)展。 最近10年是世界光伏電池快速增長的時期，平均增長速度超過40% 研究現(xiàn)狀1，新型薄膜電池開發(fā) 薄膜太陽能電池是最富前途的下一代太陽能電池技術(shù)，它節(jié)省了硅原料的使用和硅片制造工藝。與目前常見的硅片太陽能電池相比，硅薄膜太陽能電池用硅量僅為前者的1%左右，可使每瓦太陽能電池成本

3、從2.5美元降至1.2美元。此外，這種高科技新產(chǎn)品可與建筑物屋頂、墻體材料如玻璃幕墻融為一體，既可并網(wǎng)發(fā)電又能節(jié)約建筑材料、美化環(huán)境。分類：非晶硅薄膜電池，多晶硅硅薄膜電池，有機染料敏化電池，銅銦錫（CIS）和銻化鎘（CdTe），砷化鎵III-V化合物薄膜電池單晶硅太陽能電池的原理及結(jié)構(gòu) 當入射光垂直p-n結(jié)面，如果結(jié)面較淺，光子將進入p-n結(jié)區(qū)，深入到半導體內(nèi)部。能量大于禁帶寬度的光子，本征吸收在結(jié)的兩邊產(chǎn)生的電子-空穴對靠半導體內(nèi)形成的勢壘分開到兩極。 光激發(fā)時多數(shù)載流子濃度改變較小，少數(shù)載流子濃度變化卻很大，p-n結(jié)勢壘區(qū)內(nèi)存在較強的內(nèi)建電場，p-n結(jié)兩邊的少數(shù)光生載流子受該場的作用，向

4、各自相反方向運動。p區(qū)的電子穿過p-n結(jié)進入n區(qū)；n區(qū)的空穴進入p區(qū)，使p端電勢升高，n端電勢降低，于是在p-n結(jié)兩端形成了光生電動勢，這就是p-n結(jié)的光生伏特效應。單晶硅太陽能電池的原理及結(jié)構(gòu)單晶硅太陽能電池的制備1、切片：采用多線切割，將硅棒切割成正方形的硅片；2、清洗：用常規(guī)的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或堿）溶液將硅片表面切割損傷層除去3050um；3、制備絨面：用堿溶液對硅片進行各向異性腐蝕在硅片表面制備絨面；4、磷擴散：采用涂布源（或液態(tài)源，或固態(tài)氮化磷片狀源）進行擴散，制成PN結(jié)，結(jié)深一般為0.30.5um；5、周邊刻蝕：擴散時在硅片周邊表面形成的擴散層，會使電池上下電極短路，用

5、掩蔽濕法腐蝕或等離子干法腐蝕去除周邊擴散層；6、去除背面PN結(jié)常用濕法腐蝕或磨片法除去背面PN結(jié)；7、制作上下電極：用真空蒸鍍、化學鍍鎳或鋁漿印刷燒結(jié)等工藝。先制作下電極，然后制作上電極。鋁漿印刷是大量采用的工藝方法；單晶硅太陽能電池的制備8、制作減反射膜：為了減少入反射損失，要在硅片表面上覆蓋一層減反射膜。制作減反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ，Al2O3 ，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。工藝方法可用真空鍍膜法、離子鍍膜法，濺射法、印刷法、PECVD法或噴涂法等；9、燒結(jié)：將電池芯片燒結(jié)于鎳或銅的底板上；10、測試分檔：按規(guī)定參數(shù)規(guī)范，測試分類。太陽能電池的各組件的作用1、鋼化玻璃：其作用為保護發(fā)電主體 要求：透光率必須高，91%以上2、EVA：用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體3、電池片：主要作用就是發(fā)電4、背板：密封、絕緣、防水5、鋁合金：保護層壓件，起一定的密封、支撐作用6、接線盒：保護整個發(fā)電系統(tǒng)，起到電流中轉(zhuǎn)站的作用7、硅膠：密封作用，用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處用戶太陽能電源1、小型電源10-100W不等，用于邊遠無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；2、3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；3、光