减薄晶体硅太阳电池给薄膜太阳电池的启示(下)
《薄膜太阳电池》课件
在光照下，光子被吸收 并传递给电子，电子和 空穴分别向导带和价带 跃迁，形成光生电流。 随后，电子和空穴分别 被传输到金属电极并收 集起来，形成输出电流 。
薄膜太阳电池的结构和 工作流程决定了其能量 转换效率、开路电压和 短路电流等性能参数。
03 薄膜太阳电池的 材料
硅基薄膜太阳电池
总结词
高效稳定，技术成熟
THANKS
感谢观看
随着移动设备的普及和能源需求的增长，移动能源系 统的发展前景广阔。
未来发展前景与挑战
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，薄膜太阳电池的发展前景广阔。
未来，薄膜太阳电池将更加注重提高光电转换效率、降低成本、优化组件制造工艺等方面的 发展。
同时，薄膜太阳电池也面临着市场竞争力、政策支持、并网技术等方面的挑战，需要不断加 强技术创新和市场推广。
在薄膜太阳电池中，光子首先被 吸收并传递给电子，电子从价带
跃迁到导带，形成光生电流。
光电效应是薄膜太阳电池的基本 工作原理之一，它决定了电池的
能量转换效率。
光伏效应
光伏效应是指光生电压或电流的现象 ，即当光照射在半导体材料上时，半 导体的导电性能发生变化，产生电压 或电流。
光伏效应是薄膜太阳电池的基本工作 原理之一，它决定了电池的开路电压 。
真空沉积技术包括真空蒸镀、 电子束蒸镀和离子束溅射等。
真空沉积技术具有较高的沉积 速率和较好的大面积成膜质量 ，适用于制备高性能的薄膜太 阳电池。
化学气相沉积技术
化学气相沉积技术是通过化学反应将气态物质转化为固态薄膜的一种技术。
化学气相沉积技术包括常压化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积和金属有机 化学气相沉积等。
《薄膜太阳电池》PPT课件
晶硅太阳能电池工作原理
晶硅太阳能电池工作原理
晶硅太阳能电池是一种光电转换装置，利用太阳光的能量直接转化成电能。
具体的工作原理如下：
1. 光吸收：太阳光中的光子进入到晶硅电池中，经过材料的光吸收层，光子能量被吸收。
2. 光生电荷的产生：光子的能量激发了材料中的电子，使其从价带跃迁到导带，形成电荷对（一个正电子和一个负电子空穴）。
3. 电荷分离：电荷对在电场的作用下被分离，正电子向电池的正极移动，负电子向电池的负极移动。
4. 电流输出：正电子和负电子的运动形成了电流，可以通过导线连接器来输出电能供应给外部电路使用。
5. 光子再生：涉及到材料的光子能量的损失或再生，如透射、散射或再吸收过程。
需要注意的是，晶硅太阳能电池的工作原理基于半导体材料的特性，光吸收层一般由p-n结构的硅片构成。
此外，电池的电流输出和电压的大小与光照强度、温度、阴影等环境因素也有关联。
薄膜太阳能电池分类
薄膜太阳能电池分类薄膜太阳能电池分类21世纪初之前，太阳能电池主要以硅系太阳能电池为主，超过89%的光伏市场由硅系列太阳能电池所占领，但自2003年以来，晶体硅太阳能电池的主要原料多晶硅价格快速上涨，因此，业内人士自热而然将目光转向了成本较低的薄膜电池。
薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm，目前转换效率最高可达13%以上。
薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。
1.硅基薄膜电池硅基薄膜电池包括非晶硅薄膜电池、微晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池，而目前市场主要是非晶硅薄膜电池产品。
非晶硅的禁带宽度为1.7eV，通过掺硼或磷可得到p型或n型a-Si。
为了提高效率和改善稳定性，还发展了p-i-n/p-i-n双层或多层结构式的叠层电池。
2.碲化镉（CdTe）薄膜电池碲化镉薄膜电池是最早发展的太阳电池之一，由于其工艺过程简单，制造成本低，实验室转换效率已超过16%，大规模效率超过12%，远高于非晶硅电池。
不过由于镉元素可能对环境造成污染，使用受到限制。
近年来美国FirstSolar公司采取了独特的蒸气输运法沉积等特殊措施，解决了污染问题，开始大规模生产，并为德国建造世界最大的光伏电站提供40MW碲化镉太阳电池组件。
3.铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池铜铟镓硒薄膜电池是近年来发展起来的新型太阳电池，通过磁控溅射、真空蒸发等方法，在基底上沉积铜铟镓硒薄膜，薄膜制作方法主要有多元分布蒸发法和金属预置层后硒化法等。
基底一般用玻璃，也可用不锈钢作为柔性衬底。
实验室最高效率已接近20%，成品组件效率已达到13%，是目前薄膜电池中效率最高的电池之一。
4.砷化镓（GaAs）薄膜电池砷化镓薄膜电池是在单晶硅基板上以化学气相沉积法生长GaAs薄膜所制成的薄膜太阳电池，其直接带隙1.424eV，具有30%以上的高转换效率，很早就被应用于人造卫星的太阳电池板。
薄膜电池与晶体硅电池比较
发电成本高是两大类太阳能电池的共性问题晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池是目前光伏市场的两种要产品，晶硅太阳能电池占据市场主流，约占90%左右的市场份额。
由于多晶硅生产工艺的属性决定了其产业链生产环节，尤其是多晶硅提纯中会存在高能耗、一些技术水平不高的企业甚至存在高污染问题。
而在应用中，晶硅太阳电池由于其温度效应和光谱响应范围窄的影响，使本来较高的光电转换效率大打折扣，从而影响光伏组件实际发电量。
薄膜太阳能电池因没有这些缺点应运而生，其不足在于转换效率相对较低，生产工艺复杂，生产设备昂贵，难以实现规模化生产。
发电成本高是两大类太阳能电池的共性问题。
中科院院士、北京大学物理学院教授甘子钊介绍说，薄膜太阳能电池家族主要包括硅基非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)三大类薄膜太阳能电池。
铜铟镓硒薄膜太阳能电池具有生产成本较低、能耗低，污染小、不衰减、弱光性能好等特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近多晶硅太阳能电池，而耗材大大低于晶体硅电池，因此，被国际上称为“下一代非常有前途的新型薄膜太阳能电池”。
此外，该电池具有柔和、均匀的黑色外观，是对外观有较高要求建筑物BIPV应用的理想选择，如大型建筑物的玻璃幕墙等，在现代化高层建筑等领域有潜在的广泛市场。
但CIGS要实现大面积量产，提升效率和良品率，是必须攻克的难题。
河南燕垣光伏能源有限公司总工程师陆真冀具体介绍了CIGS薄膜电池的几大优势，他说，CIGS薄膜电池具有更低廉的发电成本，减少了材料消耗，薄膜电池的生产成本普遍低于晶硅电池；更优越的弱光性能同规模组件，薄膜电池一天的发电量比晶硅电池大约超出10%～20%；更加多样化的用途薄膜电池，可以发展出多用途的产品，比如柔性基底电池等等。
因此，也受到业内不少厂商的广泛关注，但主要都是大面积平板CIGS薄膜电池。
太阳能集电管应运而生CIGS太阳能集电管具有高效、廉价、有自主知识产权、设备能够国产化等一系列优点。
晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究讲解
毕业论文题目晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究目录摘要 (1)绪论 (3)第一章 PECVD淀积氮化硅薄膜的基本原理 (6)1.1化学气相淀积技术 (6)1.2 PECVD原理和结构 (6)1.3 PECVD薄膜淀积的微观过程 (8)1.4 PECVD淀积氮化硅的性质 (9)1.5表面钝化与体钝化 (9)第二章实验 (11)2.1 PECVD设备简介 (11)2.2 PECVD设备操作流程 (13)2.3 SiN 减反射膜PECVD淀积工艺流程 (13)2.4最佳薄膜厚度和折射率的理论计算 (13)2.5 理论实验总结 (15)结束语 (16)参考文献 (17)晶体硅太阳能电池表面PECVD淀积SiN减反射膜工艺研究摘要等离子增强化学气相淀积氮化硅减反射薄膜已经普遍应用于光伏工业中，其目的是在晶体硅太阳能电池表面形成减反射薄膜，同时达到了良好的钝化作用。
氮化硅膜的厚度和折射率对电池性能都有重要的影响。
探索最佳的工艺条件来制备最佳的薄膜具有重要意义。
本课题是利用Roth&Rau的SiNA设备进行淀积氮化硅薄膜的实验，介绍了几种工艺参数对薄膜生长的影响，获得了生长氮化硅薄膜的最佳工艺条件，制作出了高质量的氮化硅薄膜。
实验中使用了椭偏仪对样品进行膜厚以及折射率的测量。
关键词：等离子增强化学气相淀积，氮化硅薄膜，太阳能电池，光伏效应，钝化ABSTRACTSiN Film plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) is widely used in P-V industry as an antireflection thinfilm on the surface of crystal silicon solar cell. In addition this process takes advantage of an exellent passivation effect. Both the thickness and refractive index of the SiN film make important influences to the performance of solar cells. So it is very important to find the best process parameters to deposit the best film. In this paper, the experiment of SiN film deposition was completed with the equipment named SiNA produced by Roth&Rau. The influence of the parameters to the gowth of the film was introduced based on the experiment, and the best parameters to produce the top-quality SiN film were obtainted. The Spectroscopic ellipsometry was used to test the thickness and refractive index of the samples during the experiment.Key words:PECVD, SiN film, solar cell, photovoltaic effect, passivation第一章绪论从2003年开始，全球化石能源的缺乏引发了能源价格不断攀升，可再生能源也因此得到了更多的重视，太阳能光伏行业迎来了发展的春天。
多晶硅薄膜太阳电池厚度和晶粒尺寸对其性能的影响
收稿日期:2002206226 基金项目:云南省省院省校合作资助项目(99YS J01)文章编号:025420096(2003)022*******多晶硅薄膜太阳电池厚度和晶粒尺寸对其性能的影响廖 华1,2,林理彬1,刘祖明2,陈庭金2(1.四川大学物理系,辐射物理及技术国家教育部重点实验室,成都610064;2.云南师范大学太阳能研究所,昆明650092)摘 要:利用PC1D 计算了结构为n +/p 和n +/p 2p +多晶硅薄膜太阳电池的晶粒尺寸和薄膜厚度对其V oc ,J sc 和η的影响。
计算结果表明:对无陷光结构的多晶硅薄膜太阳电池,要获得10%的效率,薄膜厚度至少应大于22μm ;晶粒尺寸大于薄膜厚度的4倍时,晶界复合对载流子寿命的影响可以忽略;同时表明:太阳电池的背表面场(BSF )对提高多晶硅薄膜太阳电池的性能具有很大的作用。
关键词:多晶硅薄膜;晶粒尺寸;厚度;太阳电池中图分类号:TM615 文献标识码:A0 引 言提高太阳电池的光电转换效率和降低成本是太阳电池研究的主要方向。
薄膜太阳电池能够大幅度降低材料的用量,是降低太阳电池成本最有效的手段。
硅在自然界中储量丰富(硅是地球上储量第二大元素),而且无毒、无污染,是人们研究最多,技术最成熟的材料。
多晶硅薄膜太阳电池是实现高稳定、高效率、低成本最有前途的方法之一,因而成为目前国际光伏界研究的热点[1～3]。
由于多晶硅薄膜具有较多的晶粒边界,光生少子在晶粒边界的复合使光电流损失,暗电流增加(体区少数载流子扩散长度和寿命下降),严重的影响了薄膜太阳电池的短路电流密度,从而影响太阳电池的光电转换效率。
硅是间接跃迁的半导体材料,其吸收系数比直接跃迁半导体材料小。
当光入射到薄膜太阳电池表面时,一部分被电池表面反射,一部分被电池体内吸收,还有一部分则完全透过电池而损失。
所以材料厚度的降低对太阳电池性能产生较大的影响。
本文在理论上研究了多晶硅薄膜太阳电池的厚度及薄膜晶粒尺寸的大小对太阳电池性能的影响,给出获得效率高于10%的多晶硅薄膜太阳电池时,所需薄膜的最小厚度及晶粒尺寸。
晶硅太阳电池减反射膜原理与制备方法
晶硅太阳电池减反射膜原理与制备方法摘要：提高太阳能的利用率，尤其是太阳电池的光电转化率是科研工作者研究的一个重要方向。
对于提高太阳电池的光电转换效率的方法很多，但比较可行又能降低太阳电池成本的方法是在太阳电池表面形成一层减反射薄膜，以减少太阳电池表面对阳光的反射损失。
目前应用较广泛的方法是喷涂和刷涂法等。
关键词：太阳电池，减反射薄膜，薄膜制备方法1 减反射薄膜的原理[1]在了解减反射薄膜原理之前，要先了解几个简单的概念：第一，光在两种媒质之界面上的振幅反射系数为(1-ρ)/(1+ρ)，式中ρ为界面处两折射率之比。
第二，若反射光存在于折射率比相邻媒质更低的媒质内，则相移为180°；若该媒质的折射率高于相邻媒质的折射率，则相移为零。
第三，光因受薄膜上下两个表面的反射而分成两个分量，这两个分量将按如下方式重新合并：当它们的相对相移为180°时，合振幅便是两个分量振幅之差；当相对相移为零或为360°的倍数时，合振幅便是两个分量振幅之和。
前一种情况称为两光束发生相消干涉；后一种情况称为相长干涉。
1.1 单层减反射薄膜的原理结构最简单的减反射膜是单层膜。
图1所示为单层减反射薄膜的矢量图。
图1 减反射膜引起的光学干涉膜有两个界面就有两个矢量，每个矢量表示一个界面上的振幅反射系数。
如果膜层的折射率低于基片的折射率，则在每个界面上的反射系数都为负值，这表明相位变化为180°。
当膜层的相位厚度为90°时，即膜层的光学厚度为某一波长的四分之一时，则两个矢量的方向完全相反，合矢量便有最小值。
如果矢量的模相等，则对该波长而言，两个矢量将完全抵消，于是出现了零反射率。
以上仅仅是垂直入射的情况。
在倾斜入射时，情况与上述类似，只是膜层的有效相位厚度减少了，因而最佳透射波长更短些，此时应用更普遍的光纳来代替折射率。
对于任何入射角、偏振面以及任何波长，可用矩阵法求出反射率的普遍公式。
减薄晶体硅太阳电池给薄膜太阳电池的启示(上)
而 产生 温 升 。地 球 自身 作 为 黑体 也 向宇宙 辐 射 能
量 ， 得能 量 与发 射能 量最 终达 到 动态 平衡 ， 获 使地 球 保 持稳 定 平 均 的温 度 （ 当然 在地 球 的 不 同地 方 ，
温 度也 会有 所不 同 ，但这 并 不影 响 问题 的讨论 ） 。 太阳向宇宙辐射的能流密度为： ］ ．Ｗ／２， 是 １ｋ ｍｔ ＝３ ”
律 ， 有一 定 温 度 的 地 球 以黑 体 形 式 向宇 宙 空 间 具
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３ 倍（＋ ０ Ｏ ，ｍ ｏｍ ＝４１＝ ． 。也就是 ． Ｃ ２ ￣Ｃ ２ ｃＪ ｃ４／２３ ） ７ ７
一
Ｓ Ｌ Ｏ ＡＲ ＥＮＥ ＲＧＹ １ ２ １ １ ／０１
说 每燃 烧 １ 煤 （ Ｃ表 征） ｔ 以 ，就 会 产 生 ３７ 的 Ｃ 。 ． ｔ Ｏ，
数 ，５６ ￣ ０ Ｗ／ｍ Ｋ ） 球 发 射 的总 能 量 为 ．７ １ （ ・ 。地
，，ｉ４１ｅ Ｔ 当吸 收 与发 射达 到 动 态 平 衡 时 ， Ｆｍ＝ ／ ４ ｅ ｅｔ ； Ｏ 。 Ｒ
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节 能环 保 的 新产 品 与新 经 济 结构 ；为 改造 化 石 能
减 薄 晶 体 硅 太 阳 电池
给 薄膜 太 阳 电池 的启 示 （ ） 上
南开大学光电子薄膜器件与技术研究所 南开大学光 电子薄膜器件与技术天津市重点实验 室 ■ 张晓丹 熊绍珍 赵颖
光电信息技术科学教育部重点实验 室（ 南开大学 ，天津大学 ）
一
引 言
辐 射 能 量 流 密 度 ， 地 球 向 宇 宙 辐 射 的 能 流 密 度
编者 按 ：
近年来世界光伏 产业飞速发展 ， 薄膜太阳电池作为太 阳电池家族的重要成员也得到快速发展。 为
纳米结构让硅薄膜太阳能电池成本减半
纳米结构让硅薄膜太阳能电池成本减半据美国物理学家组织网近日报道，新加坡科学家将一个新奇的纳米结构（比人的头发丝小数千倍）置于非结晶硅制成的太阳能电池的表面，研制出了一种转化效率高、成本低的新型薄膜太阳能电池。
科学家们认为，最新技术有望将太阳能电池的制造成本减半。
目前太阳能电池一般都由高品质的硅晶体制成，因此，大大提高了其制造成本，限制了太阳能电池在全球大规模的应用。
南洋理工大学（NTU）和新加坡微电子研究院（IME）的科学家制造出的这种新的薄膜硅太阳能电池则解决了这个问题。
科学家们首先使用品质比较差、厚度仅为传统太阳能电池所用硅晶体百分之一的非结晶（不定形）硅薄膜，制造出了一种薄膜硅太阳能电池，大大降低了太阳能电池的制造成本。
但这种电池在将太阳光转化为电力方面的效率较低，为此，科学家们使用纳米技术在非结晶硅太阳能电池表面制造出了一种独特的纳米结构，改进了这种薄膜硅电池的转换效率，增加了能源输出。
新的纳米结构硅薄膜太阳能电池产生的电流是34.3毫安/平方厘米，与传统电池的输出电流（40毫安/平方厘米）相当。
该研究项目的领导者、新加坡微电子研究院高级研究员纳瓦·辛表示：“新的纳米方法让这种薄膜太阳能电池获得了有史以来最高的短路电流密度以及 5.26%的转化效率。
”然而，一般晶体硅电池的转化效率为20%至25%。
纳瓦·辛认为，鉴于短路电流密度与转化效率直接相关，通过不断改进填充率、增加开路电流的电压，能让这种硅薄膜太阳能电池的转化效率最终提高到与晶体硅太阳能电池相当。
他们接下来将集中于探索其他捕光策略，比如使用表面等离子体光子学技术来捕光等。
南洋理工大学电机与电子工程学院院长郑世强（音译）表示，太阳能电池要想在全球各地“遍地开花”，提高低成本太阳能电池的转化效率非常重要。
南洋理工大学一直致力于研究便宜高效其容易制造的太阳能电池，以便太阳能电池在未来的可再生能源家族中发挥更大的作用和影响力。
太阳电池中的薄膜技术与材料PPT课件
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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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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；
各种太阳能电池的优缺点
各种不同太阳电池的优缺点分析/来源：元器件交易网日期：2012年05月10日硅太阳电池的应用日趋广泛, 但昂贵的原材料成为发展的瓶颈. 薄膜太阳电池由于只需使用一层极薄的光电材料，材料使用非常少。
并可使用软性衬底，应用弹性大，如果技术发展成熟，其市场面将相当宽阔。
本文就迄今被人们广为关注的薄膜太阳电池, 即非晶硅薄膜太阳电池，微(多)晶硅薄膜太阳电池，铜铟硒薄膜太阳电池，碲化镉薄膜太阳电池，染料敏化薄膜太阳电池和有机薄膜太阳电池的发展概况,技术难点和优缺点进行论述。
1 引言新能源和可再生能源是21世纪世界经济发展中最具决定性影响的技术领域之一。
光伏电池是一种重要的可再生能源,既可作为独立能源, 亦可实现并网发电, 而且是零污染排放。
硅太阳电池由于成本原因, 最初只能用于空间, 随着技术发展和生产工艺成熟, 其成本日趋下降, 应用也逐步扩大. 面对今天的能源供应状况和日益严重的环境污染, 以至危及人类自身生存的现实, 开发新能源和可再生能源的理念已被世界各国广泛接受. 发电能力超过100兆瓦的超大型光伏发电站相继在世界各处建造, 发电能力为几十兆瓦的大型光伏发电站更不在少数(在建的和已建成的). 大规模的发展使得上游原材料的生产供不应求, 问题日益突出, 许多太阳电池芯片生产厂家和组件生产厂家因原材料问题而不得不经常处于停产状态, 原材料的供应和价格成了制约当前太阳电池生产的瓶颈。
大力发展薄膜型太阳电池不失为当前最为明智的选择, 薄膜电池的厚度一般大约为0.5至数微米, 不到晶体硅太阳电池的1/100, 大大降低了原材料的消耗, 因而也降低了成本. 薄膜电池可沉积在玻璃、不锈钢片或聚脂薄膜等廉价的衬底上, 可以弯曲甚至可以卷起来, 便于携带。
薄膜太阳电池的研究始于20世纪60年代, 目前从国际上的发展趋势看主要是非晶硅(a-Si:H) 薄膜太阳电池, 微(多)晶硅薄膜太阳电池, 铜铟硒 (CuInSe,CIS) 薄膜太阳电池, 碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池, 染料敏化薄膜太阳电池(DSSC), 有机薄膜太阳电池. 以下分别概述各类薄膜太阳电池的研发情况。
晶硅薄膜的制备及其在太阳电池中的实际运用
晶硅薄膜的制备及其在太阳电池中的实际运用太阳能光伏发电是一种可以凭借太阳能转化为电能的过程来满足社会化需求，通过此种策略来科学化的利用能源，从而避免对现有的非可再生资源等物质的过渡消耗。
文章就从晶硅薄膜的制备方式着手来阐释其中所存在的问题，并提出相应的可行性制备措施，同时，针对基于晶硅薄膜物质的太阳能电池的性能进行剖析，从而总结出科技发展对实际的太阳能电池制备项目的重要意义。
标签：晶硅薄膜；制备；太阳电池；实际运用前言现阶段，我国太阳能市场当中，太阳能电池主要为体硅电池，尽管能够在一定程度上满足市场需求，但该类型电池的成本较高，其原因在于硅片价格较高。
这样一来，便导致了太阳能电池的发电成本高居不下，仅就成本这一项，其与普通的电力发电策略便无力竞争。
在这种情形之下，经研究分析可知，采用晶体硅薄膜物质来替代体硅材料，能够将太阳能发电成本拉低，这就为太阳能发电项目的推广应用提供了土壤。
1 晶硅薄膜的制备1.1 晶硅薄膜制备的实施背景研究在全世界光伏市场上近九成的市场份额是由晶体硅电池所占据，其中，包括了单晶硅电池与多晶硅电池等等，硅基薄膜电池在其他市场份额中有主导地位。
晶体硅电池效率很高，因为制备过程需要很高温度的工艺，因此生产成本限制了其发展。
而非晶硅电池虽然成本低廉但是市场上销售的非晶硅电池效率只有8%，并且存在着光致衰退的效应也影响着电池的稳定性。
在太阳能电池成本缩减要求的驱动下，国内光伏产业项目有着实质性的进步，而且，虽然HIT太阳电池本身的成本降低了，但其效率较高、性能稳定，现在已经成为了国内外光伏领域研究的热点。
1.2 分析晶硅薄膜的主要制备方法从总体情况来看，在项目研究中或是实践过程当中，较为常用的制备晶硅薄膜的方法有：常压化学气相沉积（简称：APCVD方法）、低压化学气相沉积（LPCVD方法）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD方法）。
其中，CVD技术的主要特点表现在，其底部附着一层薄膜，整体的化学稳定性较弱，容易得到一种具备明显梯度的沉积状态的化学物质。
晶硅太阳能电池减反射膜
晶硅太阳能电池减反射膜晶硅太阳能电池减反射膜，听起来有点高深，对吧？其实没那么复杂。
想象一下，一个阳光明媚的日子，阳光洒在你脸上，暖洋洋的。
你可能会想，太阳能可真是个好东西，可以把这些光转化为电，供我们用。
而这时候，晶硅太阳能电池就派上了用场。
不过，光是好光，咱们可不能让它白白溜走。
就像你吃冰淇淋，结果融化了，那可真是让人心痛。
这就引出了减反射膜的故事了。
其实这膜就像是给电池穿上了一件漂亮的“外衣”。
这种膜的作用可大了，它能有效减少光线的反射，想想看，要是阳光全都反射掉，那电池可就没啥用处了。
所以，这膜可不是普通的膜，而是有着神奇功能的“减反射膜”，听上去就像是个超级英雄，拯救着我们的电池，帮助它们吸收更多的阳光。
减反射膜的材料也很讲究。
一般是用一些特殊的化合物来制作，目的是为了让光线更好地进入电池。
有点像你喝饮料的时候，那个吸管，越细越好，能更快地把饮料吸上来。
这膜就是让光线更顺畅地进入电池的“吸管”，它的设计可是经过了无数次的试验，才得出来的，真的是用心良苦。
大家可能会问，为什么我们不直接把电池做得更厚，让它吸收更多的光呢？嘿嘿，这个想法听上去不错，但其实并不现实。
电池的厚度一旦增加，就会增加生产成本，反而不划算。
而减反射膜的出现，就好比给了我们一个省钱又有效的办法。
就像你在超市买东西，总会想着怎么用最少的钱买到最好的东西，减反射膜就是这个聪明的选择。
说到这里，你可能会好奇，这膜的使用效果到底怎么样。
减反射膜的使用，能够让晶硅太阳能电池的效率提高10%到20%。
这可是个不得了的数字，想象一下，如果你的电池本来只能提供100瓦的电力，现在变成了120瓦，那意味着你能省下更多的钱，或者在家里多装几台电器，也不用担心电费涨价了！再说，这种膜的耐用性也是值得一提的。
很多人担心膜一旦用了就不管用了，其实这个膜可经得起风吹雨打，不容易被损坏。
用在电池上的减反射膜，一般都经过了高温、潮湿、阳光直射等各种考验，真的是坚如磐石。
太阳电池减反射薄膜的研究共3篇
太阳电池减反射薄膜的研究共3篇太阳电池减反射薄膜的研究1太阳电池减反射薄膜的研究太阳能作为一种未来可持续发展的能源，受到越来越多人的关注。
而太阳能电池作为太阳能利用的主要方式之一，其效率的提高也受到了重视。
在太阳能电池的组件中，减反射膜是提高太阳能电池效率的重要手段之一。
减反射膜是一种可以应用于太阳能电池的类似于玻璃的材料，它能够减少太阳光的反射，增加光的透射，降低光的吸收和散射。
这样可以提高太阳能电池元件的光吸收率，进而增加光电转换效率。
随着太阳能电池的发展和应用，人们也越来越关注减反射膜的研究和应用。
太阳电池减反射薄膜通常采用单层或多层硅氮碳薄膜，其主要原理是光在其界面上的反射以及在材料中折射。
硅氮碳薄膜具有良好的耐热性、化学稳定性、耐腐蚀性和机械性能，能够在不增加太阳能电池制造成本的情况下大大提高其效率。
在研究中，常常通过修改硅氮碳膜的厚度、折射率等参数以达到最佳减反射效果，同时还需考虑到膜的加工工艺、成本等因素。
研究发现，多层硅氮碳薄膜具有更好的减反射效果，但加工成本也更高。
此外，某些材料具有抗污染、防水等特殊性能，可以应用在减反射膜中以提高其使用寿命和稳定性。
近年来，太阳能电池的发展已经进入了一个全新的阶段，更高效、更稳定的电池正在不断涌现。
在未来的实践中，太阳电池减反射薄膜的研究将会更加重要，同时也会更加复杂和多样化。
科学家们将继续探究各种材料、工艺和技术，为太阳能电池的应用打下更加坚实的基础减反射膜在太阳能电池的应用中起着重要的作用，通过减少反射、增加光透过率和降低光吸收和散射来提高光-electric转换效率。
目前，多层硅氮碳薄膜在太阳电池减反射薄膜中具有良好的效果，但也面临加工成本较高的问题。
在未来，随着太阳能电池技术的不断发展，太阳电池减反射薄膜的研究将会更加复杂和多样化，科学家们将继续探究各种材料、工艺和技术，为太阳能电池的应用打下更加坚实的基础太阳电池减反射薄膜的研究2太阳电池减反射薄膜的研究太阳电池的效率随着太阳辐射强度的变化而变化，而太阳辐射的反射率是影响太阳电池效率的一大因素。
晶体硅太阳能电池减反射膜及其影响因素
摘要利用太阳能电池发电是解决能源问题和环境问题的重要途径之一。
目前，80%以上的太阳电池是由晶体硅材料制备而成的，制备高效率低成本的晶体硅太阳能电池对于大规模利用太阳能发电有着十分重要的意义。
减反射膜的制备和氢钝化是制备高效率的晶体硅太阳电池的非常重要工序之一。
减反射膜的对光的吸收又与那些因素有关呢？本实验将就镀膜功率、镀膜温度、镀膜时间等对氮化硅减反射膜的影响进行测试。
实验表明氮化硅薄膜的沉积速率随硅烷/氨气流量比增大而增大，随温度升高而略有降低,随沉积功率增大而明显增加，氮化硅薄膜的折射率随硅烷/氨气流量比增大而增大，随温度升高而略有增加,随沉积功率增大而略为降低。
关键词：太阳能；晶体硅；减反射膜；氮化硅AbstractThe use of solar power generation is one of the important ways to solve the energy and environmental problems. At present, more than 80% solar cells are made from crystalline silicon material prepared by the preparation of crystalline silicon solar cells, high efficiency and low cost is very important for the large-scale use of solar power generation has a meaning. Preparation and hydrogen passivation of antireflection films is one of the very important process of crystalline silicon solar cell fabrication of high efficiency. The absorption of light by antireflection coating is related to those factors? The experiments were tested on coating, coating temperature, coating time power such as antireflection coatings on silicon nitride. Experiments show that the silicon nitride film deposition rate increases with the silane / NH3 flow rate increases, and decreases slightly with the increase of temperature, while increases with the increase of deposition power, refractive index of silicon nitride film rate with silane / NH3 flow rate increases, and slightly increase with the increase of temperature, the power increases slightly with deposition reduce.Keywords: solar energy; crystal silicon; antireflection coating; silicon nitride目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................... I I 1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 太阳能电池发展历史和现状 (2)1.3 中电投西安太阳能有限公司简介 (3)1.4 本论文的研究目的与意义 (3)2 硅太阳电池的减反射膜 (5)2.1太阳能电池的制造工艺 (5)2.2 氮化硅薄膜的性质与制备方法 (9)2.2.1 氮化硅薄膜的稳定性 (9)2.2.2碳化硅薄膜的优势 (11)2.2.3氮化硅薄膜的制备方法 (12)2.2.4工业制备氮化硅薄膜的方法 (14)2.2.5影响氮化硅薄膜性质的因素 (14)2.3 太阳电池氢钝化的机理和方法 (15)2.4 太阳电池氢钝化存在的问题 (18)2.5氮化硅薄膜对单晶硅的钝化 (19)2.6 氮化硅薄膜对多晶硅的钝化 (20)3 实验设备与过程 (22)3.1 PECVD设备 (22)3.2 RTP设备 (24)3.3 实验材料 (24)3.4 测试设备 (25)3.4.1 金相显微镜 (25)3.4.2 原子力显微镜(AFM) (25)3.4.3 扫描电子显微镜(SEM) (25)3.4.4 薄膜测试系统 (26)3.5 实验过程 (26)3.5.1 正交实验 (26)3.5.2 氢等离子体的钝化实验 (29)4 不同沉积参数对薄膜性质的影响 (30)4.1不同射频功率与薄膜沉积速率的关系 (31)4.2不同硅烷/氨气流量比与薄膜沉积速率和折射率的关系 (32)4.3热处理对氮化硅减反射膜的影响 (35)4.4热处理对少子寿命的影响 (38)总结 (41)致谢 (42)参考文献 (43)1 绪论1.1 引言自1954年美国贝尔实验室的Chapin等人研制出世界上第一块太阳电池，从此揭开了太阳能开发利用的新篇章。
晶体硅太阳能电池结构及原理 ppt课件
3.1.2 结晶硅太阳能电池的结构
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3.1.2 结晶硅太阳能电池的结构
• 背面电极
背面电极（或称下电极或底电极）的主要功能是移动至下表面的电子 /空穴取出，以形成外部电流提供给外部负载。背面电极的另一个功 能是提供背向表面电场。
由于背面电极多为铝金属，在烧结过程中，铝原子会进入到硅材料中 作为掺杂，因此造成硅材料在接面处为重掺杂结构，在P+区形成的高 势垒将防止方向错误的电子进入到底电极，因此可提高开路电压Voc。
触电阻会变大从而增加串联电阻 ③ 若N+与P层的掺杂量大，与电极的接触电阻会变小从而降低串联电阻
值，但表面再结合速率会变大
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3.1.2 结晶硅太阳能电池的结构
• 支构面
支构面的作用是通过光的散射与多重反射，提供更长的光路径。因此， 光子的吸收数目可以增多，以提供更多的电子-空穴对。
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3.1.2 结晶硅太阳能电池的结构
（100）硅片的各向异性腐蚀导致在表面产生许多密布的表面为 （111）面的四面方锥体。形成绒面的硅表面。
3.1.2 结晶硅太阳能电池的结构
• 可通过不同途径实现表面织 构化：晶体硅可通过腐蚀晶 面的刃面来实现织构化
• 如果晶体硅表面是沿内部原 子排列的，则织构化表面类 似金字塔。商业单晶硅电池 常用的手段。
晶体硅太阳能电池结构及原理
3. 结晶硅太阳能电池结构与原理
2
本章主要内容与学习目标
•本章介绍典型晶体硅太阳能电池的结构及其原理。通过学习本章，学生 应了解以下内容：
1. 晶硅太阳能电池结构及其原理。 2. 晶硅太阳能电池高效结构设计及其原理。 3. 晶体硅高效率硅太阳能电池的发展。
3
3.1 结晶硅太阳能电池的种类和结构
各种太阳能电池的优缺点
各种不同太阳电池的优缺点分析/来源：元器件交易网日期：2012年05月10日硅太阳电池的应用日趋广泛, 但昂贵的原材料成为发展的瓶颈. 薄膜太阳电池由于只需使用一层极薄的光电材料，材料使用非常少。
并可使用软性衬底，应用弹性大，如果技术发展成熟，其市场面将相当宽阔。
本文就迄今被人们广为关注的薄膜太阳电池, 即非晶硅薄膜太阳电池，微(多)晶硅薄膜太阳电池，铜铟硒薄膜太阳电池，碲化镉薄膜太阳电池，染料敏化薄膜太阳电池和有机薄膜太阳电池的发展概况,技术难点和优缺点进行论述。
1 引言新能源和可再生能源是21世纪世界经济发展中最具决定性影响的技术领域之一。
光伏电池是一种重要的可再生能源,既可作为独立能源, 亦可实现并网发电, 而且是零污染排放。
硅太阳电池由于成本原因, 最初只能用于空间, 随着技术发展和生产工艺成熟, 其成本日趋下降, 应用也逐步扩大. 面对今天的能源供应状况和日益严重的环境污染, 以至危及人类自身生存的现实, 开发新能源和可再生能源的理念已被世界各国广泛接受. 发电能力超过100兆瓦的超大型光伏发电站相继在世界各处建造, 发电能力为几十兆瓦的大型光伏发电站更不在少数(在建的和已建成的). 大规模的发展使得上游原材料的生产供不应求, 问题日益突出, 许多太阳电池芯片生产厂家和组件生产厂家因原材料问题而不得不经常处于停产状态, 原材料的供应和价格成了制约当前太阳电池生产的瓶颈。
大力发展薄膜型太阳电池不失为当前最为明智的选择, 薄膜电池的厚度一般大约为0.5至数微米, 不到晶体硅太阳电池的1/100, 大大降低了原材料的消耗, 因而也降低了成本. 薄膜电池可沉积在玻璃、不锈钢片或聚脂薄膜等廉价的衬底上, 可以弯曲甚至可以卷起来, 便于携带。
薄膜太阳电池的研究始于20世纪60年代, 目前从国际上的发展趋势看主要是非晶硅(a-Si:H) 薄膜太阳电池, 微(多)晶硅薄膜太阳电池, 铜铟硒 (CuInSe,CIS) 薄膜太阳电池, 碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池, 染料敏化薄膜太阳电池(DSSC), 有机薄膜太阳电池. 以下分别概述各类薄膜太阳电池的研发情况。
双溪新晶硅薄片技术可使太阳能电池成本减半
双溪新晶硅薄片技术可使太阳能电池成本减半双溪技术公司(TwinCreeksTechnologies)是一家新创公司，一直在默默无闻地经营，今天，公司开发出一种方法，用以制作晶硅薄片，它说可以使硅太阳能电池的生产成本减少一半。
公司在一所小工厂展示了这项技术，这是一所每年25兆瓦的太阳能电池工厂，正在建设之中，就在密西西比州(Mississippi)的塞纳陶比亚(Senatobia)。
SivaSivaram是双溪公司首席执行官，他说，公司的技术既减少了所需硅的数量，也减少了生产设备的成本。
他声称，公司生产太阳能电池，大约只需每瓦40美分，相比之下，现在最便宜的太阳能电池也需要约80美分。
双溪公司已筹集到9300万美元风险资本，再加上密西西比州的贷款和其他来源的资金，公司会用于建设它的太阳能工厂。
晶硅片占太阳能电池的大部分，传统方法制备晶硅片，需要切割块状或柱状硅，形成200微米厚的硅片，这个工艺会把大约一半的硅变成废弃物。
业界使用200微米的硅片，因为硅片太薄，就很脆，往往会在生产线上碎裂。
但在理论上，它们可以达到20至30微米薄，仍然会同样有效，甚至会更有效地把太阳光转换成电能。
双溪公司的工艺可以制作20微米厚的硅片，基本上没有浪费。
这需要使用薄层金属，使它们足够耐用，可以承受传统太阳能电池加工设备。
西哇拉姆说，因为大大减少了线锯及相关设备的使用，而且制作更薄的硅片，所以，双溪公司所需的硅量减少了90%，也大大降低了资本费用。
他说，这项技术可以添加到现有的生产线上。
这家公司的主要计划是出售生产设备，而不是生产太阳能电池。
“我预计，到明年这个时候，我们会有六到十二个这样的工具实地使用，”他说。
12。
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出用 “ ａ （ ｔ ｐ陷阱 ） ｒ ”技 术 解 决 此 问题 ，光 经 过 多 次 反 射就 能 “ 锁 ” 电池 内 ， 通 过 增加 光 在 电 池 闭 在 可 中 的贯 穿次 数 来 延 长 光程 。也 就 是 使 光 在 吸 收 层
面， 其倾斜 角ａ 应构成光在硅层 内的全反射 ， 达到
光 波 导 的 效 果 。 另 一种 （ 见 图 ４ ） 参 ｂ 是利 用 绒面 结
构 获得 光 在 膜 内多 次（ ） 射 。 是一 种 适 于 生 产 全 反 这 使 用 的 结 构 。这 应该 是 最 早 的 “ 陷 阱 ”设 计 模 光 式 ，Ｒｅｆ ｌ 提 出 的 概 念 ， 已扩 展 至薄 膜 电池 ， ｄｅ ｉ ｄ所
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同厚 薄 材 料 收 集 系∞ 的 差 异 仅 扣 ％ ５ ∞ 吣 数 ∞ ∞ ∞ ∞ ２ Ｏ ，而 厚 度 为 １０ ｍ时 则相 差 ２ 。 见 减 薄 厚也相应降低了。
１厚度减 薄问题 的提 出
减薄材料厚度除成本优势外 ，还会带来什么 好处 以及 相应难 点？事实上减薄厚度有利 于增 强 Ｐ 结 电池 内光生载 流子 的收集 。美 国 ＲＣ 的 Ｎ Ａ
Ｄａｉ ｅ ｆ ｌ等 ［１ １７ 年 首 先 对 晶硅 太 阳 电池 ｖｄＲ ｄ ｅ ｉ ｄ ３于 ９４ Ｉ ４ 的厚 度 提 出 “ 疑议 ” ，明 确提 出减 少 晶 硅太 阳 电池 吸 收层 材 料 厚 度 的好 处 以 及 相 应 因厚 度 减 薄 而 使
沿 用 至 今也 未能 完全 突破 。
ｃ倒 金 字 塔 结 构 ｄ 垂 直 排 列 的 规 则 表 面状 态
图 ５ 不同绒面结构表面的示意 图
图 ６ 出依 照 上述 绒 面 结 构 、用 ＭＡＣ 给 Ｄ软 件 计 算 晶体 硅 太 阳 电 池 收 集 的 电流 与 厚 度 以及 底 部 角度 的关 系 。对 于 正 常厚 度 电池 ，如不 采 用 任
题 。 为通过增加光 在吸收层内多次传输 的次数 图３ 达 到提 高光 利用 率 、增加 收集效 率 的计算 结果
（ 注：未计入表面反射 ，即假设表面具有良好减反
效 果 ，表面 反 射 为 零） 。如 图可 见 ，对 ｌ ｇ 不 ～２ ｉ ｎ
卜
现 ， 明在很薄的情况下 ， 说 改善表面性能的重要性
大 ，最 大 可 达 ４ ｍＡ／ｍ 比平 面 结构 增 大 ２ ％。 ２ ｃ ， ０
图５ 为不 同绒面结构 的示意图 。
图 ３ 载流子收集效率 与光在 硅层 传输次数的关系【
ａ无规分布的金字塔绒面结构
一
ｂ均匀整齐的金字塔绒面结构
减 反射涂 层
文 献 ［］ 给 出 的 陷光 结 构 如 图 ４所 示 。作 者 ４所 提 出两 种 可 达 到 陷 光 效 果 的模 式 ，一 种 是 利 用 光 波导 方 式 增 加 光 程（ 见 图４ ）亦 即 硅 背 面 为一 斜 参 ａ，
图 ２ 硅太阳电池 ｐｎ － 结的收集效率与 以单次光程的硅有源 层厚度 的关系
采用厚材料的 目的 ，是为 了使光能在材料 中 传播的路径 更长 ， 以便吸收更多入射光。 顺此概念 思路 ，如果能找到一种结构使光在减薄 电池 中传
播 的 路 径 增 长 ，不 就 能 够 解 决 减 薄 吸收 层 厚 度 带
池厚度的减薄 ， 质量相应减轻 ， 利于铺设电站 好空 间应用 ， 尤其在 电池减薄至几十微米厚时 ， 柔性 其
特色在需求高效率、高重量 比的空 间应用时所呈
现 的 优 势 ，更是 厚 体 硅 太 阳 电池 不 可 比拟 的 。
２ 提高减 薄晶体硅太阳 电池效率 的研究
（） 同光 陷 阱 结构 的 研 究瞳 １不
（ 上述 结果是用 Ｐ Ｉ Ｃ Ｄ软件计算而得） 。
体 层 厚 度 Ｔ／ ｍ ｂｇ
光吸收不足的解决办法 。 为考虑了一定限定条 图２ 件计算而得的单晶硅太阳电池中载流子的收集效 率与 以太阳光单次通过 电池 时电池厚度之 间关系 的计算结果， 可见不计表面反射 ，当材料减薄 后， 表面复合速度将变成一个重要 的影响因素。图中
减 薄 晶体硅 太 阳 电池
给 薄膜 太 阳 电池 的启 示 （ ） 下
南开大学光 电子 薄膜器 件与技术研究所
南开大学光 电子薄膜器件与技术天津 市重点实验室 ■ 张晓丹 熊绍珍 赵颖 光 电信 息技术科学教育部重点实验室 （ 南开大 学 ，天 津大学）
二 减 薄 电池 的 发展
可知 ，在表面钝化降低了对表面复合速度依赖的 情况下 ， 减薄材料厚度能增强 内建电场 ， 有利于开
内能 多次吸收 ，从而减少减薄 电池 中的光损失 问
路 电压（ ） 和填充 因子（ Ｆ 的提高 。此结果亦说 Ｆ）
明， 从工艺 角度 ， 厚度减薄到 比表面积 的影响无法
忽 略 的 情 况 下 ，表 面性 能 对 体 性 能 的 影 响 开 始 呈
ｌ 线 ｌ 光 ｌ生
／ ＼／－ ｓ —
何 绒面措施 ，收集电流密度最大仅为 ３ ｍ ／ ５ Ａｃ ， ｍ 而分别采用无规绒面 、 金字塔 、 倒金字塔 乃至垂直
ａ光 波 导 结 构 的 原理 图
ｂ 具 有 绒 面结 构 多次 内 反射 不 意 图
表面 形 貌 后 ，其 电流 以 每 步增 大 ｌ ／ｍ 渐 增 ｍＡｃ 逐
参 变量 常数 ａ 体 材 料 扩 散 长度 与体 层厚 度 是 的 比值 （ｂ ｂａ， Ｌ／ ＝ ）它描 述 了体 层材 料 质 量 对 收 集效 Ｔ 率 的影 响 。同时 ， ２ 图 左上 角小 图为 以表 面 复合 速
度为 参 变 量 时 电池 厚 度 与 开 路 电压 的关 系 。 图２ 由