薄膜太阳能电池 ppt课件
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薄膜太阳能电池及制造工艺
05
制造工艺的应用与发展趋势
在光伏产业中的应用
薄膜太阳能电 池的应用：在 光伏发电、建 筑一体化、便 携式电子设备 等领域的应用
制造工艺的发 展趋势：提高 转换效率、降 低成本、提高 稳定性和可靠
性
薄膜太阳能电 池的优势：轻 便、柔性、可 弯曲、易于安
装和维护
制造工艺的创 新：采用新型 材料、改进生 产工艺、提高 生产效率和降
封装材料：选择 耐高温、耐腐蚀 、密封性好的封 装材料
基底处理
清洗：去除基底表面的灰尘、油污等杂质 打磨：使基底表面平整，提高附着力 活化：增加基底表面的活性，提高薄膜太阳能电池的性能 镀膜：在基底表面沉积薄膜太阳能电池所需的功能层
薄膜制备
薄膜沉积：采用化学气相沉积、 物理气相沉积等方法，在基底
特点：轻便、柔性、可弯曲、 易于安装和携带
分类：硅基薄膜太阳能电池、 铜铟镓硒薄膜太阳能电池、钙 钛矿太阳能电池等
应用领域：建筑、汽车、电子 设备、航天等领域
工作原理
薄膜太阳能电池 主要由半导体材 料制成，如硅、 砷化镓等。
太阳光照射到半 导体材料上，产 生电子-空穴对。
电子-空穴对在半 导体材料内部运 动，形成电流。
电流通过外部电 路，产生电能。
优缺点
优点：轻便、可弯曲、可折叠、 可粘贴
优点：易于安装和维护
缺点：能量转换效率较低
缺点：对环境敏感，易受温度、 湿度等环境因素影响
03
制造工艺流程
原材料选择
硅片：选择高质 量的硅片，保证 电池性能
导电浆料：选择 导电性好、稳定 性高的导电浆料
背电极材料：选 择导电性好、耐 腐蚀的背电极材 料
所需的图案
薄膜钝化：采用化学气相沉积、 物理气相沉积等方法，在半导 体薄膜表面沉积钝化层，以提
非晶硅薄膜太阳能电池概要课件
非晶硅薄膜太阳能 电池简介
定义与特性
定义
非晶硅薄膜太阳能电池是一种利 用非晶硅材料制成的太阳能电池 。
特性
具有轻便、柔韧、可折叠等优点 ，同时制造成本较低，适合大规 模生产。
工作原理
01பைடு நூலகம்
02
03
光吸收
非晶硅薄膜能够吸收太阳 光并将其转换为电能。
电极
通过电极将产生的电流导 出，实现电能的有效利用 。
染料敏化太阳能电池
非晶硅薄膜太阳能电池与染料敏化太 阳能电池相比，具有更高的光电转换 效率和更长的使用寿命，但制造成本 较高。
03
非晶硅薄膜太阳能 电池的制造工艺
硅烷气体选择
硅烷气体是制造非晶硅薄膜太阳能电池的关键原料之一，其纯度对电池的性能和稳 定性有着至关重要的影响。
选择高纯度的硅烷气体可以减少杂质和缺陷，提高非晶硅薄膜的质量和光电性能。
非晶硅薄膜太阳能电 池概要课件
目录
CONTENTS
• 非晶硅薄膜太阳能电池简介 • 非晶硅薄膜太阳能电池的优势与
局限 • 非晶硅薄膜太阳能电池的制造工
艺 • 非晶硅薄膜太阳能电池的应用与
前景
目录
CONTENTS
• 非晶硅薄膜太阳能电池的挑战与 解决方案
• 非晶硅薄膜太阳能电池的实际案 例分析
01
反应温度与压强控制
制造非晶硅薄膜太阳能电池需要在一定 的温度和压强条件下进行。
温度和压强对非晶硅薄膜的结构、性能 和光电性能有着直接的影响。通过精确 控制温度和压强，可以优化非晶硅薄膜 的结构，提高其光电转换效率和稳定性
。
通常需要在较低的温度和压强条件下进 行非晶硅薄膜的合成，以减少缺陷和杂
质，提高其质量。
定义与特性
定义
非晶硅薄膜太阳能电池是一种利 用非晶硅材料制成的太阳能电池 。
特性
具有轻便、柔韧、可折叠等优点 ，同时制造成本较低，适合大规 模生产。
工作原理
01பைடு நூலகம்
02
03
光吸收
非晶硅薄膜能够吸收太阳 光并将其转换为电能。
电极
通过电极将产生的电流导 出，实现电能的有效利用 。
染料敏化太阳能电池
非晶硅薄膜太阳能电池与染料敏化太 阳能电池相比，具有更高的光电转换 效率和更长的使用寿命，但制造成本 较高。
03
非晶硅薄膜太阳能 电池的制造工艺
硅烷气体选择
硅烷气体是制造非晶硅薄膜太阳能电池的关键原料之一，其纯度对电池的性能和稳 定性有着至关重要的影响。
选择高纯度的硅烷气体可以减少杂质和缺陷，提高非晶硅薄膜的质量和光电性能。
非晶硅薄膜太阳能电 池概要课件
目录
CONTENTS
• 非晶硅薄膜太阳能电池简介 • 非晶硅薄膜太阳能电池的优势与
局限 • 非晶硅薄膜太阳能电池的制造工
艺 • 非晶硅薄膜太阳能电池的应用与
前景
目录
CONTENTS
• 非晶硅薄膜太阳能电池的挑战与 解决方案
• 非晶硅薄膜太阳能电池的实际案 例分析
01
反应温度与压强控制
制造非晶硅薄膜太阳能电池需要在一定 的温度和压强条件下进行。
温度和压强对非晶硅薄膜的结构、性能 和光电性能有着直接的影响。通过精确 控制温度和压强，可以优化非晶硅薄膜 的结构，提高其光电转换效率和稳定性
。
通常需要在较低的温度和压强条件下进 行非晶硅薄膜的合成，以减少缺陷和杂
质，提高其质量。
光伏材料与器件 有机薄膜太阳电池PPT课件
✓ 材料迁移率低，高体电阻，从而导致能量转换率低。 ✓ 材料稳定，耐久性不够好，电池寿命短。
相对于制造无机电池的高昂代价来讲，有 机太阳能的研究仍旧有很强大的生命力。
➢OPV 简介
有机材料
• van de Waals 力
无机材料
• 共价键+离子键
•
没有自由载流子或者很少，因为材料 中的缺陷和杂质
•
有机薄膜晶体管组件(OTFT)
Source
Au Drain
Pentacene Thermal oxide SiO2
Gate: n+-Si substrate
Source
Au Drain
Tetracene Cross-linked PVP
ITO Gate Glass
PEDOT
印刷式柔性有机IC
OLED显示器优势
1. Acene系列: Pentacene, Tetracene, Pentacene Precursor ……
2. PTCDA系列: PTCDI, PTCBI ……
3. C60系列: PCBM ……
4. Polymer系列: P3HT, P3OT ……
导电聚合物的应用
✓ PLED和PSC的ITO电极修饰层(PEDOT,PAn等) ✓ 聚合物光伏电池(PTh和PPV衍生物等) ✓ 场效应晶体管(FET)半导体材料(PTh衍生物） ✓ 聚合物发光器件（LED&LEC,PPV和PF等） ✓ 化学电源的电极材料 ✓ 修饰电极和酶电极 ✓ 电色显示 ✓ 固体电容器 ✓ 防静电和防腐蚀材料(聚苯胺等) ✓ 微波吸收（隐身材料）
载流子传输层 载流子传输层有时候也是同时作为作用层和电极修饰层的，
他对载流子的收集性能很重要。 ➢ 激子阻挡层（BCP） ➢ LiF ➢ PEDOT：PSS ➢ 碳纳米管 影响：短路电流，填充因子
相对于制造无机电池的高昂代价来讲，有 机太阳能的研究仍旧有很强大的生命力。
➢OPV 简介
有机材料
• van de Waals 力
无机材料
• 共价键+离子键
•
没有自由载流子或者很少，因为材料 中的缺陷和杂质
•
有机薄膜晶体管组件(OTFT)
Source
Au Drain
Pentacene Thermal oxide SiO2
Gate: n+-Si substrate
Source
Au Drain
Tetracene Cross-linked PVP
ITO Gate Glass
PEDOT
印刷式柔性有机IC
OLED显示器优势
1. Acene系列: Pentacene, Tetracene, Pentacene Precursor ……
2. PTCDA系列: PTCDI, PTCBI ……
3. C60系列: PCBM ……
4. Polymer系列: P3HT, P3OT ……
导电聚合物的应用
✓ PLED和PSC的ITO电极修饰层(PEDOT,PAn等) ✓ 聚合物光伏电池(PTh和PPV衍生物等) ✓ 场效应晶体管(FET)半导体材料(PTh衍生物） ✓ 聚合物发光器件（LED&LEC,PPV和PF等） ✓ 化学电源的电极材料 ✓ 修饰电极和酶电极 ✓ 电色显示 ✓ 固体电容器 ✓ 防静电和防腐蚀材料(聚苯胺等) ✓ 微波吸收（隐身材料）
载流子传输层 载流子传输层有时候也是同时作为作用层和电极修饰层的，
他对载流子的收集性能很重要。 ➢ 激子阻挡层（BCP） ➢ LiF ➢ PEDOT：PSS ➢ 碳纳米管 影响：短路电流，填充因子
太阳能电池优秀课件
2 、光电导效应
电子能量
在光线作用下，电子吸收光
子能量从束缚状态过渡到自由
hv
状态，而引起材料电导率的变
导带 Eg
价带
化，这种现象被称为光电导效
应。
当光照射到半导体光电导材料上时，若光辐
射能量足够强，材料价带上的电子将被激发到导
带,从而使材料中的自由载流子增加，致使材料
的电导变大。
光电导产生的条件
6、温度效应
太阳能电池用半导体的禁带 宽度的温度系数为负，随温度 上升带隙变窄，会使短路电流 略有上升，但同时会使I0增加， Voc下降。
综合所有参数，转换效率随 温度上升而下降。
7、辐照效应 作为卫星和飞船的电源，太阳电池必然暴露
在外层空间的高能粒子的辐照下。高能粒子 辐照时通过与晶格原子的碰撞，将能量传给 晶格，当传递的能量大于某一阈值时，便使 晶格原子发生位移，产生晶格缺陷。这些缺 陷将起复合中心的作用，从而降低少子寿命。 大量研究工作表明，寿命参数对辐照缺陷最 为灵敏，也正因为辐照影响了寿命值，从而 使太阳电池性能下降。
理想情况下的效率
舍弃太阳光中波长大于长波限的光 谱，在理想情况下，能量大于禁带宽 度的光子全部被材料吸收形成光电流， 显然，最大短路电流Isc仅与材料的带隙 有关。
理想情况下Voc为：
Voc
kT q
ln
I ph I0
1
式中Iph为光生电流，I0为二 极管饱和电流：
I0
A
qDn
n2 i
LN nA
图一
将表面制成金字塔型的组织结构，以减少光的反射 量。
将金属电极埋入基板中，以减少串联电阻。(图二)
图二
减少背电极与硅的接触面积，以减少因金属与硅的 接合处引入的缺陷， (图三)
微晶硅薄膜太阳能电池课件
目前，微晶硅薄膜太阳能电池 的生产成本仍然较高，需要进 一步降低成本以扩大市场份额。
为了提高能源转换效率和降低 成本，需要不断进行技术创新 和研发。同时，还需要解决生 产过程中对环境的影响问题。
政府对可再生能源的支持和鼓 励政策对微晶硅薄膜太阳能电 池行业的发展至关重要。政策 的稳定和持续有利于行业的长 期发展。
光电转换原理及能量转化过程
光电转换原理
微晶硅薄膜太阳能电池利用光照射在半导体材料上，产生电子-空穴对，电子 和空穴在外电场的作用下分离，分别聚集在电池的两端，产生电压和电流。
能量转化过程
光能转化为电能的过程，通过光伏效应实现。
电池性能参数及影响因素
性能参数
主要包括短路电流、开路电压、填充因子、转换效率等。
薄膜表面处理
通过刻蚀、光刻等技术处理薄膜表面，提高微晶硅薄膜的光电性能。
封装保护
将微晶硅薄膜太阳能电池封装在保护壳内，以保护其不受环境影响，提高其稳定 性和耐久性。
04 微晶硅薄膜太阳 能电池的应用与 市场前景
应用领域及实例
01
02
03
04
建筑行业
将微晶硅薄膜太阳能电池集成 到建筑外墙、屋顶和窗户中， 为建筑物提供可再生能源。
制造工 艺
钙钛矿太阳能电池的制造工艺相对简单，但需要使用有毒物质，对 环境造成一定影响。而微晶硅薄膜太阳能电池的制造过程相对环保。
使用寿命
钙钛矿太阳能电池的使用寿命较短，需要进一步改进和完善，而微晶 硅薄膜太阳能电池的使用寿命较长。
06 研究进展及展望
新型微晶硅薄膜太阳能电池的研究进展
实验室成果
05 微晶硅薄膜太阳 能电池与其他太 阳能电池的比较
晶体硅太阳能电池的比较
CIGS薄膜太阳能电池解析
现在CIGS组件处于产业化初级阶段，主要是美国、德国和日本等发达国 家公司。其工艺各具特色，主要采用的都是真空溅射技术，区别主要是制备 CIGS吸收层的部分工艺差别。下表给出了主要公司生产工艺比较。可以看出， 最主流形式是溅射金属预制层后硒化工艺。该工艺对溅射设备防腐要求低，维 护简单，生产过程更容易控制。也有采用四元化合物靶直接溅射CIGS的研究， 由于设备防腐要求高，吸收层存在缺陷，溅射后仍需要热退火处理，这种方法 现阶段没有表现出产业化优势。
CuInSe2黄铜矿晶格结构
非晶硅薄膜太阳能电池的优点
• • • • • • 低成本 能量返回期短 大面积自动化生产 高温性好 弱光响应好(充电效率高) 其他
• 低成本
• 单结晶硅太阳电池的厚度<0.5um。 • 主要原材料是生产高纯多晶硅过程中使用的硅烷，这种气体， 化学工业可大量供应，且十分便宜，制造一瓦非晶硅太阳能 电池的原材料本约RMB3.5-4（效率高于6%） • 且晶体硅太阳电池的基本厚度为240-270um，相差200多倍， 大规模生产需极大量的半导体级，仅硅片的成本就占整个太 阳电池成本的65-70%，在中国1瓦晶体硅太阳电池的硅材料 成本已上升到RMB22以上。
非晶硅太阳电池的市场
• 大规模地成本发电站
• 1996年美国APS公司在美国加州建了一个400千瓦的非晶硅电 站,引起光伏产业振动。 • Mass公司(欧洲第三大太阳能系统公司)去年从中国进口约 5MWp的非晶硅太阳能电池。 • 日本CANECA公司年产25MWp的非晶硅太阳能电池大部分输往 欧洲建大型发电站(约每座500KWp-1000KWp)。 • 德国RWESCHOOTT公司也具有30MWp年产量,全部用于建大规模 太阳能电站。
非晶硅薄膜太阳能电池
一、引言太阳能光电转换电池主要分为两类，一类是晶体硅电池，包括单晶硅(sc—si)电池、多晶硅(mc—si)电池两种，它们占据约93％的市场份额；另一类是薄膜电池，主要包括非晶体硅(a—Si，使用的是硅，但以不同的形态表现)太阳能电池、铜铟镓硒(cICS)太阳能电池和碲化镉(cdTe)太阳能电池，这类电池占据7％的市场份额。
晶体硅太阳能电池一直是主流产品，其中多晶硅太阳能电池自l998年开始成为世界光伏市场的主角。
但是由于晶体硅太阳能电池所需的高纯多晶硅价格飙升，使得晶体硅电池价格上涨，为非晶硅太阳能电池带来了行业机会。
制造晶体硅类太阳能电池成本高、能耗大、有污染，要解决这些问题，使太阳能行业真正变成最环保的产业，只能大力发展非晶硅太阳能电池。
二、优点1.非晶硅具有较高的光吸收系数.特别是在0.3-0.75um的可见光波段,它的吸收系数比单晶硅要高出一个数量级.因而它比单晶硅对太阳能辐射的吸收率要高40倍左右,用很薄的非晶硅膜(约1um厚)就能吸收90%有用的太阳能.这是非晶硅材料最重要的特点,也是它能够成为低价格太阳能电池的最主要因素.2.非晶硅的禁带宽度比单晶硅大,随制备条件的不同约在1.5-2.0eV的范围内变化,这样制成的非晶硅太阳能电池的开路电压高.3.制备非晶硅的工艺和设备简单,淀积温度低,时间短,适于大批生产.制作单晶硅电池一般需要1000度以上的高温,而非晶硅电池的制作仅需200度左右.4.由于非晶硅没有晶体硅所需要的周期性原子排列,可以不考虑制备晶体所必须考虑的材料与衬底间的晶格失配问题.因而它几乎可以淀积在任何衬底上,包括廉价的玻璃衬底,并且易于实现大面积化.5.制备非晶硅太阳能电池能耗少,约100千瓦小时,能耗的回收年数比单晶硅电池短很多三、原理非晶硅电池的工作原理是基于半导体的光伏效应。
当太阳光照射到电池上时，电池吸收光能产生光生电子—空穴对，在电池内建电场Vb的作用下，光生电子和空穴被分离，空穴漂移到P边，电子漂移到N边，形成光生电动势VL,VL与内建电势Vb相反，当VL=Vb时，达到平衡;IL=0,VL达到最大值，称之为开路电压Voc;当外电路接通时，则形成最大光电流，称之为短路电流Isc，此时VL=0;当外电路加入负载时，则维持某一光电压VL 和光电流IL。
CdTe薄膜太阳能电池(课堂PPT)
2 、TiO2 buffer layer helps to solve the short-circuiting problems caused by thin CdS. The addition of a compact TiO2 layer was also found to significantly i
16
1、TiO2 in solar cells helps in improving efficiency by stopping holes from going to TCO front contact . 2、TiO2 window layer helps in the separation of charge carriers and reduces the recombination rate.
20
CdTe太阳能电池发展前景
◆ CdTe薄膜太阳能电池具有成本低，工艺制备简单，其吸收层与光谱最一致的优点， 是未来太阳能电池发展的方向
◆ First Solar公司是全球最大的CdTe太阳能电池生产商，该致力于CdTe太阳能电池 研究十余年，至2016年，该公司总装机量达6GW,预计2016年年装机量达2GW， 占到全球太阳能电池装机量的3%。一个中型的水电站的年发电量是100MW， 该公司一年的装机量等于建20个中型水电站。
一般在不超过500nm
12
CdTe吸收层
1、CdTe能隙值为1.45eV,位于理想的太阳能电池的能隙之 间，且具有很高的吸光系数，是非常理想的光伏材料
2、CdTe层的厚度一般在2-8μm.
13
背接触层和背电极
降低CdTe和金属电极的接触势垒，引出电流，是金属电 极与CdTe形成欧姆接触
14
16
1、TiO2 in solar cells helps in improving efficiency by stopping holes from going to TCO front contact . 2、TiO2 window layer helps in the separation of charge carriers and reduces the recombination rate.
20
CdTe太阳能电池发展前景
◆ CdTe薄膜太阳能电池具有成本低，工艺制备简单，其吸收层与光谱最一致的优点， 是未来太阳能电池发展的方向
◆ First Solar公司是全球最大的CdTe太阳能电池生产商，该致力于CdTe太阳能电池 研究十余年，至2016年，该公司总装机量达6GW,预计2016年年装机量达2GW， 占到全球太阳能电池装机量的3%。一个中型的水电站的年发电量是100MW， 该公司一年的装机量等于建20个中型水电站。
一般在不超过500nm
12
CdTe吸收层
1、CdTe能隙值为1.45eV,位于理想的太阳能电池的能隙之 间，且具有很高的吸光系数，是非常理想的光伏材料
2、CdTe层的厚度一般在2-8μm.
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背接触层和背电极
降低CdTe和金属电极的接触势垒，引出电流，是金属电 极与CdTe形成欧姆接触
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《太阳能电池》PPT课件
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6
太阳能电池的原理
• 最基本的原理——光伏效应(Photovoltaic Effect缩写PV)
• 太阳能电池(光伏)材料主要包括：产生光 伏 效应的半导体材料、薄膜衬底材料、减反 射膜材料、电极与导线材料、组件封装材 料等。
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7
• 电池的分类 单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 薄膜光伏电池
目前对于某一种光电池材料，只是与其对应的光 谱段。所以，对单晶硅能量转化的效率的理论极限为 27.8%。太阳光中有大量的低能长波光子，降低了太阳 能电池的效率。
提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考 虑的两个因素，对于目前的硅系太能电池，要想再进 一步提高转换效率是比较困难的。
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22
新型太阳能电池 ——铁电太阳能电池
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8
单晶硅太阳能电池
• P型晶体硅经过掺杂磷可 得N型硅，形成P－N结。
• 当光线照射太阳电池 表面 时，一部分光子被硅材料 吸收；光子的能量传递给 了硅原子，使电子发生了 越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位 差，当外部接通电路时， 在该电压的作用下，将会 有电流流过外部电路产生 一定的输出功率。
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12
在军事上的应用
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13
在航空领域的应用
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14
卫星上的太阳能电池
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15
在生活中的应用
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16
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17
汽车上的太阳能电池
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18
电动玩具上的太阳能电池
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在公共设施上的应用
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20
在工农业上的应用
太阳电池中的薄膜技术与材料PPT课件
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28
3.2 碲化镉太阳电池结构
金属层
+
缓冲层
降低CdTe和金属电极的接触势垒，引出电流，使金属电极 与CdTe形成欧姆接触。
-
电池的主体吸光层，它与n型的CdS窗口层形成的p-n结是整个电
p-CdTe
池最核心的部分。多晶CdTe薄膜具有制备太阳能电池的理想的 禁带宽度(Eg=1．45 eV)和高的光吸收率(大约10^4/cm)。CdTe
的光谱响应与太阳光谱几乎相同。
n-CdS TCO
n型半导体，与P型CdTe组成p/n结。CdS的吸收边大约 是521 nm，可见几乎所有的可见光都可以透过。因此 CdS薄膜常用于薄膜太阳能电池中的窗口层。
透明导电氧化层。它主要的作用是透光和导电的作用。
玻璃基板
主要对电池起支架、防止污染和入射太阳光的作用。
非晶硅太阳电池受光持续照射，缺陷增加，使电池转换效率下降
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20
2.5 非晶硅/微晶硅薄膜太阳电池概况
微晶硅材料是微晶粒、晶粒间界和非晶相共存的混合相材料,一般都存在 微空洞,其带隙随着晶相比的不同,由1.2eV到1.7eV连续可调,而且几乎没有光 致衰退效应。薄膜非晶硅/微晶硅叠层电池, 即以非晶硅为顶电池, 以微晶硅 为底电池的叠层电池, 是目前获得高效率高稳定性硅基薄膜太阳电池的最佳 途径。
2、采用PECVD或VHF-PECVD来沉积顶电池，沉积压力为50-1000Pa，衬底温度为150-250℃， 在透明导电膜上依次沉积p型非晶硅掺杂层、i本征非晶硅层和n型非晶硅掺杂层，制备 出顶电池；
3、预热已沉积的器件，温度为180℃-250℃，沉积压力为130-1000Pa，在真空室中用PECVD 或VHF-PECVD法，在中间透明反射层背面沉积微晶硅薄膜底电池；
薄膜太阳能电池(thin film solar cell)
Dye-Sensitized Solar Cell
数据源：BP 2002、World Nuclear Association
微晶硅(nc-Si，uc-Si)
微晶硅其实是非晶硅的改良材料，其结构介于非晶硅和晶 体硅之间，主要是在非晶体结构中具有微小的晶体粒子， 因此同时具有非晶硅容易薄膜化，制程便宜的特性，以及 晶体硅吸收光谱广，且不易出现光劣化效应的优点，转换 效率也较高。目前已有将a-Si和nc-Si迭层后制成的薄膜太 阳能电池商品(由日本Sanyo研发成功)，可镀膜在一般窗户 玻璃上，透光的同时仍可发电，因此业界广泛看好将是未 來非晶硅材料薄膜太阳电池的的发展主流。
High absorption
“Light trapping” arrangement with rough interfaces and dielectric mirrors
Need of raw material
Thin-film solar cells
非晶硅薄膜太阳电池制造流程
非晶硅薄膜太阳电池制造流程 (玻璃基材)
太阳能电池市场现况
太阳能电池效率演进
非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si)
是发展最完整的薄膜式太阳能电池。其结构通常为p-i-n（或 n-i-p）偶及型式，p层跟n层主要座为建立内部电场，I层则由 非晶系硅构成。非晶硅的优点在于对于可见光谱的吸光能力很 强，而且利用溅镀或是化学气相沉积方式生成薄膜的生产方式 成熟且成本低廉，材料成本相对于其他化合物半导体材料也便 宜许多；不过缺点则有转换效率低(约5~7%)，以及会产生严重 的光劣化现象的问题，因此无法打入太阳能发电市场，而多应 用于小功率的消费性电子产品市场。不过在新一代的非晶硅多 接面太阳能电池(MultijuctionCell)已经能够大幅改善纯非晶 硅太阳电池的缺点，转换效率可提升到6~8%，使用寿命也获得 提升。未來在具有成本低廉的优势之下，仍将是未來薄膜太阳 能电池的主流之一。
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膜烘烤使有机 物基本挥发分 解形成的薄膜 中TiO2粒子呈 纳米晶网络海 绵状
制备纳米TiO2粒子溶胶或前躯体
TiO2粒子溶胶或前躯体质量的好坏直接影响着 薄膜的质量
1
2
3
将钛醇盐（如钛酸 四醇酯）溶于有机 溶剂（如异丙酮） 混合均匀，然后滴 入酸中可形成透明 TiO2胶体
纳米TiO2薄膜是染料敏 化太阳能电池的重要组 成部分，其形貌对电池 性能影响显著。纳米 TiO2薄膜的制备就成了 发展光伏产业发展关键。
14
PPT课件
TiO2薄膜的性能及应用
性能
实现太阳能的转 化（光能→化学 能，电能）
应用
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太阳能电池板及 催化降解污染物、 杀菌、自清洁、 CO2还原等
6
PPT课件
薄膜太阳能电池的特色
❖ 1.相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳) ❖ 2.没有内部电路短路问题(联机已经在串联电池制造时内建) ❖ 3.照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少 ❖ 4.有较佳的功率温度系数 ❖ 5.较高的累积发电量 ❖ 6.只需少量的硅原料 ❖ 7.较佳的光传输 ❖ 8.厚度较晶圆太阳能电池薄 ❖ 9.材料供应无虑 ❖ 10.可与建材整合性运用(BIPV)
15
PPT课件
光照下产生超亲水 性
防水汽和防污 玻璃及陶瓷
TiO2薄膜的常用制备工艺
溶胶-凝 胶涂层 法
化学气 相沉积
电沉 积法
喷雾热 分解
自组装 制膜
物理气 相沉积
16
PPT课件
太阳能薄膜制备方法
TiO2薄膜根据 不同用途可以
选用不同制备
方法。
针对太阳能 TiO2薄膜，由 于需要大的比
表面积，通常 采用溶胶—凝 胶法制备。
7
PPT课件
太阳能电池的分类
非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si) 微晶硅(Nanocrystalline Silicon，nc-Si，Microcrystalline Silicon，mc-Si) 化合物半导体II-IV 族（CdS、CdTe、CuInSe2） 色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell) 有机导电高分子(Organic/polymer solar cells)
我国高度重视薄膜太阳能电池技术的研发和产业化，与国际先进水平差距逐步缩 小，积极有序地发展。截至2008年底，我国已建成并投产的14家薄膜太阳能电 池企业的产能约达125.9MW，年产量约为46MW。截止2009年底，已开工建 设和已开展前期工作宣布建设的薄膜太阳能电池项目将近40个，按其规划， 2014年前全部建成后的产能将高达约4000MW。
程电力供应、国防
10
PPT课件
国内投资状况
11
PPT课件
国外投资状况
1 2009年10月，英特尔投资公司以2000万美元投资正处
于扩张期的深圳创益科技，助其发展光伏产业
2 国际金融公司(IFC) 向新奥集团旗下新奥太阳能有限公司
投资1500万美元，并组织总计1.21亿美元的贷款，助 其发展光伏产业
5
PPT课件
薄膜太阳能电池的原理
❖ 主要是利用光伏效应(photovoltaic effect)将光能直接转换成电 能的一种P-N结半导体装置。
当晶片的接触面受光后，只要光子的能量等于或大于Eg，就会把电子从价带激 发到导带，在价带中留下一个空穴，产生电子-空穴对。如果所产生的电子-空 穴对有足够长的寿命，各自扩散到p-n 结的势垒区附近，在p-n 结的内建电场 作用下被互相分离，光生的非平衡空穴往带负电的p 型区移动，电子往带正电 的n 型区移动。在p-n 结开路情况下。n 区边界将积累非平衡电子，p 区边界 将积累非平衡空穴，产生一个与p-n 结内建电场方向相反的光生电场Voc，这 就是光伏效应。在p-n 结短路情况下光生电子和光生空穴分别产生电流Jn 和Jp， 总的光生电流密度Jsc为两者之和。此时在晶片的两边加上电极并引入负载，只 要光照不停止，就会不断地有电流流过电路，p-n 结起到了电源的作用，这就 是光电池的基本工作原理。光照在接触面产生的电子－空穴对愈多，电流愈大。
3 百世德太阳能计划在苏州、南昌建设两座薄膜太阳能项
目工厂，投资金额分别为25亿美元。苏州工厂投产时 间预定为2008年底，南昌工厂为2009年第一季度
12
PPT课件
染料敏化太阳能电池
孙有政
13
PPT课件
染料敏化太阳能电池结构
染料敏化太阳能电池（DSSC电池）是一种新型光电化学太阳能电池。由 于制作工艺简单、成本低和性能稳定，并且对环境无污染，具有良好的开 发前景。是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。
薄膜太阳能电池
组员：王文丽 孙有政 吕立锋 晋俊超 杨鸣春
PPT课件
1
主要内容
1
薄膜太阳能电池介绍
2
染料敏化太阳能电池
3
Si薄膜太阳能电池
4
太阳能薄膜的性能表征
5
新型太阳能电池及展望
2
PPT课件
背景介绍
存储量有限不可再生能源 产物对环境造成影响 不安全
石油 煤炭 天然气 核能
可再生 清洁无污染
安全可靠
太阳能 风能 潮汐能 地热能 对流能 水能
3
PPT课件
研究历程
1954年 美 国贝尔实验室 第一个实用硅 太阳能电池无 机和有机化合 物类光伏材料
4
PPT课件
发展现状
2006年 370MW
2007年 445MW
• 增长120%
2008年 988.8MW
• 增长122%
2009年 19.8%
占太阳能电池的
CIGS (铜铟硒化物)
8
PPT课件
薄膜太阳能模块结构图
薄膜太阳能模块是由玻璃基板、金属层、透明导 电层、电器功能盒、胶合材料、半导体层..等
9
PPT课件
薄膜太阳电池产品应用
半透明式的太阳能电池模： 建筑整合式太阳能应用
薄膜太阳能之应用： 随身折迭式充电电
源、军事、旅行
薄膜太阳能模块之应用： 屋顶、建筑整合式、远
溶胶—凝胶法 具有纯度高、 均均匀性强、 合成温度低、 反应过程易于 控制、无需特 殊贵重仪器等 优点
17
PPT课件
溶胶—凝胶法制备TiO2太阳能薄膜
制备纳 米粒子
利用溶胶—
凝胶法制备 出纳米TiO2 粒子溶胶或
前躯体
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PPT课件
涂覆
将纳米TiO2 粒子溶胶涂 覆在耐温基 底如玻璃、 不锈钢、陶 瓷等上成膜
制备纳米TiO2粒子溶胶或前躯体
TiO2粒子溶胶或前躯体质量的好坏直接影响着 薄膜的质量
1
2
3
将钛醇盐（如钛酸 四醇酯）溶于有机 溶剂（如异丙酮） 混合均匀，然后滴 入酸中可形成透明 TiO2胶体
纳米TiO2薄膜是染料敏 化太阳能电池的重要组 成部分，其形貌对电池 性能影响显著。纳米 TiO2薄膜的制备就成了 发展光伏产业发展关键。
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PPT课件
TiO2薄膜的性能及应用
性能
实现太阳能的转 化（光能→化学 能，电能）
应用
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太阳能电池板及 催化降解污染物、 杀菌、自清洁、 CO2还原等
6
PPT课件
薄膜太阳能电池的特色
❖ 1.相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳) ❖ 2.没有内部电路短路问题(联机已经在串联电池制造时内建) ❖ 3.照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少 ❖ 4.有较佳的功率温度系数 ❖ 5.较高的累积发电量 ❖ 6.只需少量的硅原料 ❖ 7.较佳的光传输 ❖ 8.厚度较晶圆太阳能电池薄 ❖ 9.材料供应无虑 ❖ 10.可与建材整合性运用(BIPV)
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PPT课件
光照下产生超亲水 性
防水汽和防污 玻璃及陶瓷
TiO2薄膜的常用制备工艺
溶胶-凝 胶涂层 法
化学气 相沉积
电沉 积法
喷雾热 分解
自组装 制膜
物理气 相沉积
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PPT课件
太阳能薄膜制备方法
TiO2薄膜根据 不同用途可以
选用不同制备
方法。
针对太阳能 TiO2薄膜，由 于需要大的比
表面积，通常 采用溶胶—凝 胶法制备。
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太阳能电池的分类
非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si) 微晶硅(Nanocrystalline Silicon，nc-Si，Microcrystalline Silicon，mc-Si) 化合物半导体II-IV 族（CdS、CdTe、CuInSe2） 色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell) 有机导电高分子(Organic/polymer solar cells)
我国高度重视薄膜太阳能电池技术的研发和产业化，与国际先进水平差距逐步缩 小，积极有序地发展。截至2008年底，我国已建成并投产的14家薄膜太阳能电 池企业的产能约达125.9MW，年产量约为46MW。截止2009年底，已开工建 设和已开展前期工作宣布建设的薄膜太阳能电池项目将近40个，按其规划， 2014年前全部建成后的产能将高达约4000MW。
程电力供应、国防
10
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国内投资状况
11
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国外投资状况
1 2009年10月，英特尔投资公司以2000万美元投资正处
于扩张期的深圳创益科技，助其发展光伏产业
2 国际金融公司(IFC) 向新奥集团旗下新奥太阳能有限公司
投资1500万美元，并组织总计1.21亿美元的贷款，助 其发展光伏产业
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薄膜太阳能电池的原理
❖ 主要是利用光伏效应(photovoltaic effect)将光能直接转换成电 能的一种P-N结半导体装置。
当晶片的接触面受光后，只要光子的能量等于或大于Eg，就会把电子从价带激 发到导带，在价带中留下一个空穴，产生电子-空穴对。如果所产生的电子-空 穴对有足够长的寿命，各自扩散到p-n 结的势垒区附近，在p-n 结的内建电场 作用下被互相分离，光生的非平衡空穴往带负电的p 型区移动，电子往带正电 的n 型区移动。在p-n 结开路情况下。n 区边界将积累非平衡电子，p 区边界 将积累非平衡空穴，产生一个与p-n 结内建电场方向相反的光生电场Voc，这 就是光伏效应。在p-n 结短路情况下光生电子和光生空穴分别产生电流Jn 和Jp， 总的光生电流密度Jsc为两者之和。此时在晶片的两边加上电极并引入负载，只 要光照不停止，就会不断地有电流流过电路，p-n 结起到了电源的作用，这就 是光电池的基本工作原理。光照在接触面产生的电子－空穴对愈多，电流愈大。
3 百世德太阳能计划在苏州、南昌建设两座薄膜太阳能项
目工厂，投资金额分别为25亿美元。苏州工厂投产时 间预定为2008年底，南昌工厂为2009年第一季度
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染料敏化太阳能电池
孙有政
13
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染料敏化太阳能电池结构
染料敏化太阳能电池（DSSC电池）是一种新型光电化学太阳能电池。由 于制作工艺简单、成本低和性能稳定，并且对环境无污染，具有良好的开 发前景。是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。
薄膜太阳能电池
组员：王文丽 孙有政 吕立锋 晋俊超 杨鸣春
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1
主要内容
1
薄膜太阳能电池介绍
2
染料敏化太阳能电池
3
Si薄膜太阳能电池
4
太阳能薄膜的性能表征
5
新型太阳能电池及展望
2
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背景介绍
存储量有限不可再生能源 产物对环境造成影响 不安全
石油 煤炭 天然气 核能
可再生 清洁无污染
安全可靠
太阳能 风能 潮汐能 地热能 对流能 水能
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研究历程
1954年 美 国贝尔实验室 第一个实用硅 太阳能电池无 机和有机化合 物类光伏材料
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发展现状
2006年 370MW
2007年 445MW
• 增长120%
2008年 988.8MW
• 增长122%
2009年 19.8%
占太阳能电池的
CIGS (铜铟硒化物)
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薄膜太阳能模块结构图
薄膜太阳能模块是由玻璃基板、金属层、透明导 电层、电器功能盒、胶合材料、半导体层..等
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薄膜太阳电池产品应用
半透明式的太阳能电池模： 建筑整合式太阳能应用
薄膜太阳能之应用： 随身折迭式充电电
源、军事、旅行
薄膜太阳能模块之应用： 屋顶、建筑整合式、远
溶胶—凝胶法 具有纯度高、 均均匀性强、 合成温度低、 反应过程易于 控制、无需特 殊贵重仪器等 优点
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溶胶—凝胶法制备TiO2太阳能薄膜
制备纳 米粒子
利用溶胶—
凝胶法制备 出纳米TiO2 粒子溶胶或
前躯体
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涂覆
将纳米TiO2 粒子溶胶涂 覆在耐温基 底如玻璃、 不锈钢、陶 瓷等上成膜