晶体硅太阳能电池技术发展方向PPT精选文档

这个电池结构的特 点是表面电极通过化学 镀埋在硅衬底的沟槽里 ，电极与沟槽接触部位 采用重掺杂，表面的其 它地方进行淡磷扩散。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
埋栅电池具有高效的原因是： （1）绒面、减反射膜和背面反射器的结合使太阳光充分被利用； （2）栅指电极只占电池表面积2～4％，遮光率很小，提高短路电流密度； （3）栅指电极排列紧密减小发射极电阻； （4）淡磷扩散避免形成“死层”，增加对短波的吸收； （5）埋栅电极处实行重掺杂使接触电阻降低，有利于欧姆接触； （6）埋栅电极深入到硅衬底内部增加对基区光生电子的收集； （7）浓磷扩散降低浓磷区电阻功耗和栅指电极与衬底的接触电阻功耗，提高
实验室最好效率： ＝21.2%，面积100cm×100cm
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
HIT电池具有高效的原理是： （1）全部制作工艺都是在低温下完成，有效地保护载流子寿命； （2）双面制结，可以充分利用背面光线； （3）表面的非晶硅层对光线有非常好的吸收特性； （4）采用的n型硅片其载流子寿命很大，远大于p型硅，并且由于硅片较薄，
用限边喂膜法进行大批量生产时， 应满足的主要技术条件为：①采用自动 控制温度梯度、固液交界的新月形的高 度及硅带的宽度等，以有效地保证晶体 生长的稳定性。②在模具对硅料的污染 方面进行控制。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—薄片化
②枝蔓蹼状（WEB）带硅技术
在表面张力的作用下,插在熔硅中的两条枝蔓晶的中间会同时长 出一层如蹼状的薄片,所以称为蹼状晶。切去两边的枝晶，用中间的 片状晶制作太阳电池。蹼状晶为各种硅带中质量最好，但其生长速度 相对较慢。 ③Delaware大学多晶片状硅制造技术
相对低的材料成本（和单 晶硅相比）
材料成本随着硅片的厚度 而降低
具有跟单晶硅相似的光电 转换效率
进一步取代单 晶硅片的市场
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
◆澳大利亚新南威尔士大学—采用类似PERL电池技术使电池的效率达 19.8％，该工艺打破了多晶硅电池不适合采用高温过程的观念，但电池 的制造过程烦琐，不适合商业化。
为了降低成本、扩大市场，在美国塞浦 路斯半导体公司帮助下，Sunpower公司做 了大量的研究，终于推出了低成本高效太阳 电池A-300，效率为20.0％以上。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化 ◆激光刻槽埋栅电池
新南威尔士大学 ＝19.6%
北京太阳能研究所 ＝18.6%
◆美国乔治亚(Geogia)工大—采用磷吸杂和双层反射膜技术，使用电阻率 0.65 Ωcm、厚度280 m的HEM（热交换法）多晶硅片制作电池，使电池 的效率达到18.6％。
◆德国 Fraunhofer研究所 20.3% —世界记录，如能在工业生产中大规模 使用该新技术，基于成本低廉的优势，预计多晶硅电池不久将会在太阳 能电地市场上占据主导地位。
◆
美国Sunpower公司研发 双面指叉背接触（Bifacial Interdigitated Back-contact） 太阳电池 效率达到20%以上
该电池完全采用背电极接触方式，正负 极交叉排列在背面，前表面没有任何遮挡， p-n结位于背面。最初最高效率可以达到23 ％，但是成本很高，只是满足一些特殊需要 ，如太阳能飞机和太阳能汽车等。
本文综述了近几年晶体硅太阳能电池进展的成果，介绍了几类典 型的高效和超薄太阳能电池技术，这些电池在未来极有可能成为主导 性光伏产品，我们国家光伏企业对此应予以足够的重视。
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谢谢！
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
◆日本 京瓷（Kyocera）公司采用了PECVD/SiN+表面织构化使 15cm15cm大面积多晶硅电池效率达17.7％，已实现商业化。
采用的PECVD－SiN钝化 技术对商业化多晶硅电池 的效率提高起到了关键性 的作用。目前此商业化多 晶硅电池的效率达到13％ －16％。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
（2）多晶硅高效电池
◆多晶硅材料制造成本低于单晶硅CZ材料 ◆能直接制备出适于规模化生产的大尺寸方型硅锭，240kg, 400kg ◆制造过程简单、省电、节约硅材料 因此比单晶硅电池具有更大降低成本的潜力。
多晶硅太 阳能电池
该技术基于液相外延工艺，衬底为可以重复使用的廉价陶 瓷。在电池制作中采用了Al和POCl3，吸杂和低温PECVDSi3N4，钝化技术。1cm2太阳能电池效率达到15.6％，Delaware 大学和Astropower公司合作通过了中试产业化技术。
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总结
晶体硅太阳能电池总体趋势：多晶硅电池由于其成本优势将会逐 渐取代单晶硅电池，并向着高效率和薄片化发展。带来的结果是更好 的电池性能和更低的电池价格。
$2.0
$1.5
12%
$3.0
$2.5
$2.08
$1.67
$1.25
15%
$2.33
$2.0
$2.0
$1.33
$1.0
18%
$2.05
$1.67
$1.67
$1.11
$0.83
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晶体硅太阳能电池的发展趋势
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单晶硅高效化： PERL电池
耗约50%左右。线锯发明后，不但硅片大大减薄，而且切片损耗大 大降低。目前硅片的一般厚度为180-240 m ，未来可以薄到150180，甚至更薄，从而大大降低成本.
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—薄片化
硅片厚度的发展
30 多年来，太阳电池硅片厚度从70 年的450～500 m 降低到目前的180～240 m。
采用这一技术可使该公司在今后3年内使太阳能模块生产能力翻 一倍以上，而使其硅的消费减少至最大限度。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—薄片化
（2）带状多晶硅制造技术 为了减少切片损失，在过去几十年里开发过很多种制造片状硅
或带硅的技术。在80年代国际上曾出现过很多种生长硅带的方法， 但大部分都处于实验室阶段，其原因是：1、在高温过程中通过设备 引入了过多杂质，达不到要求的纯度；2、在再结晶过程中要求的高 冷却速率会使晶体中产生过多的缺陷。在生长速度与硅带质量之间 寻找平衡，其降低成本的技术难度比晶锭硅高。下边介绍几尔士大学光伏器件实验室最先研制成功的 ，由于具有高效、低成本和适合大批量生产的特点，很快引起注意。西 班牙BP Solar公司购买了其专利，成功地进行了产业化生产。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
◆日本Sanyo －a-Si/c-Si异质结（HIT）电池
有利于载流子扩散穿过衬底被电极收集； （5）织构化的硅片对太阳光的反射降低； （6）利用PECVD在硅片上沉积非晶硅薄膜过程中产生的原子氢对其界面进行
钝化，这是该电池取得高效的重要原因。
这种电池具有结特性优秀、温度系数低、生产成本低廉和转换效率 高等优点，所以在光伏市场上受到青睐，商业化生产速度发展很快，仅 仅两三年时间，产品已占整个光伏市场的5％
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—薄片化
B：向薄片化方向发展
（1）硅片减薄 硅片是晶体硅电池成本构成中的主要部分。 降低硅片厚度是减少硅材料消耗、降低晶体硅太阳能电池成本的
有效技术措施，是光伏技术进步的重要方面之一 。 早期的硅片通常是用内圆锯切割，厚度约350-400 m ，切片损
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晶体硅太阳能电池的发展趋势
分析下表的内容得出以下结论：要将电池的生产成本降低到1美元/WP以下 ，电池的转换效率必须要高于18%，并要求生产成本低、生产能力高。
成本 效率
350（$/m2）
300（$/m2）
250（$/m2） 200（$/m2）
150（$/m2）
10%
$3.5
$3.0
$2.5
澳大利亚新南威尔士大学研发 钝化发射区和背面局部扩散（PERL）单晶硅电池 ＝24.7%
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单晶硅高效化： PERL电池
制造过程相当烦琐，涉及到多道光刻工艺，工艺高，很难应用于大规模工业生产。
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单晶硅高效化：PPC电池
晶体硅太阳能电池技术发展方向
李红波
太阳能电池的分类
太阳能电池
晶体硅电池 非晶硅薄膜电池 铜铟硒（CIS）电池 碲化镉 （CdTe）电池
砷化镓电池等
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晶体硅太阳能电池发展简史
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晶体硅太阳能电池的新技术
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—薄片化
◆ Kyocera公司于2008年6月11日宣布，开发了新的太阳能电池 制造工艺，该工艺可在其用于制造光伏太阳能电池和模块用的多晶 硅同样消费量情况下使效率提高。
新的大规模生产工艺可使Kyocera公司制造的太阳能电池厚度减 薄至180 m ，采用了硅锭切片和晶片涂层的最新技术。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—薄片化
①限边喂膜（EFG）带硅技术 采用适当的石墨模具－电池效率13％－15％。该技术于90年代初实
现了商业化生产，目前属于ASE公司所有。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—薄片化
该技术的工艺过程如下：采用适当的石墨模具从熔硅中直接拉出 正八角硅筒，正八角的边长比10cm略长，总管径约30cm，管壁厚度（ 硅片厚）与石墨模具毛细形状、拉制温度和速度有关，约200一400 m，管长约5m。采用激光切割法将硅管切成10cm×l0cm方形硅片。 电池工艺中采用针头注入法制备电池栅线，其它工艺与常规电池工艺 相同。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—薄片化 ◆日本Sharp单晶硅组件
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—薄片化
◆德国Fraunhofer-超薄多晶硅高效太阳能 电池–20.3%-世界记录
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—薄片化 ◆澳大利亚Origin Energy公司高效长条薄片太阳电池（Sliver Solar Cells）
比目前普通晶硅太阳电池组件能够 节省高达90%的硅的消耗，长条薄 片厚度不到70微米，效率可以达到 19.5%，该产品还具有柔性和能够
卷曲的性能 。
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斯坦福大学研发 背面点接触（PCC）电池 ＝22.3％
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单晶硅高效化：LBSF电池
德国 Fraunhofer研究所研发 深结局部背场 （LBSF）电池 2cm×2cm电池效率达到 ＝23.3%
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单晶硅高效化：BIB电池