太阳能电池简介
太阳能电池铝浆-文档资料
（6）并联电阻Rsh，也称漏电电阻，旁路电阻。
一、太阳能电池简介
３．太阳能电池对电极浆料的要求
为了输出硅太阳电池的电能，必须在电池上制作正、 负两个电极。电极就是与电池p－n结两端形成紧密欧姆 接触的导电材料。习惯上把制作在电池光照面的电极称 为上电极，把制作在电池背面的电极称为下电极或者背 电极。上电极为负极，选用银浆作为阴极浆料印刷烧结 而成。下电极为正极，由铝浆和银铝浆组成，其中铝浆 即为硅太阳电池用阳极浆料。
电池的最高转换效率在实验室里已有了很大提高，为
24.7%，接近最高效率值。这些晶界所形成的复合中心，导致了多
晶硅的光伏转换效率还远远低于单晶硅，光电转换效
率为19.8%。工业化生产时效率低于实验室效率，目前
太阳能工业化生产效率单晶硅≥17％、多晶硅≥16%。
太阳能电池主要技术参数
铝背场的形成通常采用合金法来制作的，它的形
成可以概括为以下：
（1）将铝浆印刷在硅的表面。
（2）将沉积好的硅片放进峰值温度超过577℃（铝 硅合金共熔温度）的链式烧结炉里进行烧结。
当温度低于577℃时，铝硅不发生作用，当温
度升到共晶温度577℃时，在交界面处，铝原子和
硅原子相互扩散，随着时间的增加和温度的升高，
一、太阳能电池简介
4、对下电极材料铝浆的技术要求
形成铝背p－p+结，提高开路电压； 形成硅铝合金对硅片进行有效地吸杂，提高效率； 能与硅形成牢固的欧姆接触； 有优良的导电性； 化学稳定性好； 有适宜大规模生产的工艺性； 价格较低。
二、铝背场的作用
1、铝背场形成理论
1.太阳能电池简介
印刷 烧结
测试
PERC电池工艺流程图
制绒
扩散
刻蚀 抛光
背钝 化
正面 镀膜
激光 开槽
印刷 烧结
电注 入
测试
PERC电池——背抛
Talesun confidential
目的：削平金字塔塔尖，减少背表面悬 挂键，降低表面复合速率，增加内反射
PERC电池——背抛
Talesun confidential
PERC电池——背钝化
Hale Waihona Puke （1）如下：5POCl3 >600 ℃ 3PCl5+P2O5
(1)
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
2P2O5+5Si
5SiO2+4P
(2)
POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分
解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进
一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
4PCl5 +5O2 过量氧 2P2O5 +10Cl2
(3)
刻蚀原理及目的
目的1：利用HNO3和HF的混合液体 对扩散后硅片下表面和边缘进行腐 蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上 下表面相互绝缘。 边缘刻蚀原理反应方程式： 3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2 + 8H2O
需要强调指出：内建电场（PN结）可以有效地将少子（电子和空穴）进行分离；PN结是不能简
单地用两块不同类型（P型和N型）的半导体接触在一起就能形成的。
太阳能电池简介
標題: 太陽能電池發展狀況內容:一、太陽能電池原理：太陽能電池與一般的電池不同。
太陽能電池是將太陽能轉換成電能的裝置，且不需要透過電解質來傳遞導電離子，而是改採半導體產生PN 結來獲得電位。
當半導體受到太陽光的照射時，大量的自由電子伴隨而生，而此電子的移動又產生了電流，也就是在PN 結處產生電位差。
因此，太陽能電池需要陽光才能運作，所以大多是將太陽能電池與蓄電池串聯，將有陽光時所產生的電能先行儲存，以供無陽光時放電使用，如附圖1。
二、太陽能電池分非晶、單晶及多晶三種：（一）單晶矽的組成原子均按照一定的規則，週期性地排列，它的製作方法是把矽金屬（純度為99.999999999％，11 個9）熔融於石英坩堝中，然後把晶種插入液面，以每分鐘2 ~ 20 轉的速率旋轉，同時以每分鐘0.3 ~ 10 毫米的速度緩慢的往上拉引，如此即可形成一直徑4 ~8 吋單晶矽碇，此製作方法稱為柴氏長晶法（Czochralski method。
用單晶矽製成的太陽電池，效率高且性能穩定，目前已廣泛應用於太空及陸地上。
（二）多晶矽的矽原子堆積方式不只一種，它是由多種不同排列方向的單晶所組成。
多晶矽是以熔融的矽鑄造固化而成，因其製程簡單，所以成本較低。
目前由多晶矽所製作出的太陽電池產量，已經逐漸超越單晶矽的太陽電池。
（三）非晶矽乃是指矽原子的排列非常紊亂，沒有規則可循。
一般非晶矽是以電漿式化學氣相沈積法，在玻璃等基板上成長厚度約一微米左右的非晶矽薄膜。
因為非晶矽對光的吸收性比矽強約500 倍，所以只需要薄薄的一層就可以把光子的能量有效地吸收，且不需要使用昂貴的結晶矽基板，而用較便宜的玻璃、陶瓷或是金屬等基板，如此不僅可以節省大量的材料成本，也使得製作大面積的太陽電池成為可能（結晶矽太陽電池的面積受限於矽晶圓的尺寸）。
單、多晶太陽能電池較非晶太陽能電池能夠轉化多一倍以上的太陽能為電能，但單、多晶的價格比非晶的價格貴兩三倍以上，在陰天的情況下非晶體式反而與晶體式能夠收集到差不多一樣多的太陽能。
太阳能电池介绍
太阳能电池知识介绍什么是太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
太阳能电池的原理太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。
同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。
黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。
如下图。
N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。
当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。
N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。
达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。
当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。
然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。
(如下图所示）由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。
但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结（如图梳状电极），以增加入射光的面积。
太阳能电池简介
太阳能电池市场状况及趋势
谢谢
+4 +5
+4
+4
掺杂浓度远大于半导体中载流子浓度，所以，自由电 子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子 （多子），空穴称为少数载流子（少子）。
太阳能电池的结构与工作原理
二、P 型半导体
在硅晶体中掺入少量的三价元 素，如硼，晶体点阵中的某些 半导体原子被杂质取代，硼原 子的最外层有三个价电子，与 相邻的半导体原子形成共价键 时，产生一个空穴。这个空穴 可能吸引束缚电子来填补，使 得硼原子成为不能移动的带负 电的离子。由于硼原子接受电 子，所以称为受主原子。
海洋气象监测标
风云三号气象卫星的太阳能电池
太阳能电池的应用
家庭灯具电源 如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、 黑光灯、割胶灯、节能灯等。
太阳能电池的应用
光伏电站 10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各 种大型停车厂充电站等。
太阳能电池市场状况及趋势
太阳能电池的市场状况：
N 型半导体
P 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。 但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。
太阳能电池的结构与工作原理
PN 结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导 体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的 交界面处就形成了PN 结。
多子扩散
而漂移使空间电荷区 变薄 漂移运动 内电场E N型半导体
空穴
+4 +3 +4 +4
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
太阳能电池的结构与工作原理
杂质半导体的示意表示法：
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － －
有机太阳能电池
空穴传输层
电子传输层
选择合适的电子传输材料，如金属氧化物或 聚合物。
选择合适的空穴传输材料，如聚合物或有机 盐。
02
01
电极
选择导电性能良好的电极材料，如ITO或金 属。
04
03
活性层制备
溶液浇铸法
01
将活性物质溶解在适当的溶剂中，然后将其涂布在电极上，通
过蒸发溶剂形成薄膜。
真空蒸镀法
02
在真空条件下，将活性物质加热蒸发并沉积在电极上形成薄膜。
D
05 有机太阳能电池的应用前景
光伏发电
分布式能源
有机太阳能电池可应用于分布式光伏发电系统，为家庭、企业等提供可再生能 源，降低对化石燃料的依赖。
建筑集成
有机太阳能电池可以集成到建筑设计中，作为建筑材料的一部分，实现光伏发 电与建筑的一体化。
移动能源
电动汽车充电
有机太阳能电池可为电动汽车提供补充能源，实现边行驶边充电，延长电动汽车 的续航里程。
有机太阳能电池
目录
• 有机太阳能电池简介 • 有机太阳能电池的材料 • 有机太阳能电池的制造工艺 • 有机太阳能电池的优势与挑战 • 有机太阳能电池的应用前景
01 有机太阳能电池简介
定义与特点
定义
有机太阳能电池是一种利用有机材料 作为光电转换元件的太阳能电池。
特点
具有轻便、柔韧、可折叠、低成本等 优点，同时也有较高的光电转换效率 和稳定性。
喷墨打印法
03
使用喷墨打印技术将活性物质溶液按需打印在电极上，形成薄
膜。
器件组装
将制备好的活性层与其他传输层和电极进行有序叠加，形成完整的有机太阳能电池器件。
注意确保各层之间的紧密接触和有序叠加，以提高器件的整体性能。
光伏电池的种类及其特点
光伏电池的种类及其特点随着人们对清洁能源的需求不断增加，光伏电池作为一种有效的可再生能源技术，正受到越来越多的关注。
光伏电池的种类繁多，每种电池都有其独特的特点和应用领域。
本文将介绍几种常见的光伏电池，以及它们的特点。
1. 单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是目前最常见的光伏电池之一。
它采用高纯度的硅材料制造而成，外观呈深蓝色。
单晶硅太阳能电池的效率相对较高，可以达到18-20%，并且在高温环境下有着较好的性能稳定性。
然而，由于制造工艺复杂，成本较高，因此价格也相对贵。
2. 多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是另一种常见的光伏电池类型。
它由多晶硅材料制造而成，外观呈淡蓝色。
多晶硅太阳能电池的制造工艺相对简单，成本较低，因此价格相对较实惠。
然而，多晶硅太阳能电池的效率通常略低于单晶硅太阳能电池，大约在15-17%之间。
3. 薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是一种相对较新的光伏电池种类。
它采用非晶硅、铜铟镓硒等材料制造而成，外观非常薄且柔软。
薄膜太阳能电池制造工艺灵活多样，可以制作成卷曲、弯曲的形状，适用于特殊应用场景。
然而，薄膜太阳能电池的效率相对较低，通常在10-12%左右。
4. 高效率太阳能电池除了单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池，还有一些最新的高效率太阳能电池不断涌现。
例如，钙钛矿太阳能电池因其高效率和低成本而备受关注。
钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率，可以达到23%以上，同时制造工艺相对简单，成本相对低廉。
然而，钙钛矿太阳能电池目前还面临稳定性和寿命等问题亟待解决。
综上所述，不同种类的光伏电池各有其特点和应用领域。
单晶硅太阳能电池高效而稳定，适用于需求高效能源的场景；多晶硅太阳能电池价格相对较低，适用于大规模应用；薄膜太阳能电池柔性便携，适用于特殊形状需求；高效率太阳能电池具有更高的效率，但目前仍需解决一些稳定性和寿命的问题。
随着科技的不断进步和研发的深入，光伏电池的种类和特点还将继续扩展和改进，为清洁能源发展做出更大贡献。
太阳能电池介绍ppt课件
3.1 太阳能光伏发电原理
硅晶体和所有的晶体都是由原子(或离子、分子)在空间按 一定规则排列而成。这种对称的、有规则的排列叫做晶体 的晶格。一块晶体如果从头到尾都按一种方向重复排列， 即长程有序，就称其为单晶体。在硅晶体中，每个硅原子 近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它 们与两个相邻原子核都有相互作用，称为共价键。正是靠 共价键的作用，使硅原子紧紧结合在一起，构成了晶体。
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3.1 太阳能光伏发电原理
8.载流子的输运 半导体中存在能够导电的自由电子和空穴，这些载流子 有两种输运方式：漂移运动和扩散运动。 载流子在热平衡时作不规则的热运动，与晶格、杂质、 缺陷发生碰撞，运动方向不断改变，平均位移等于零，这 种现象叫做散射。散射不会形成电流。 半导体中载流子在外加电场的作用下，按照一定方向的 运动称为漂移运动。外界电场的存在使载流子作定向的漂 移运动，并形成电流。 扩散运动是半导体在因外加因素使载流子浓度不均匀而 引起的载流子从浓度高处向浓度低处的迁移运动。 扩散运动和漂移运动不同，它不是由于电场力的作用产 生的，而是由于载流子浓度差的引起的。
有机太阳能电池太阳能电池简介课件
CHAPTER 05
有机太阳能电池的挑战与未来发展 方向
提高光电转换效率
开发高效活性层材
料
通过研究新型有机半导体材料， 提高光吸收和电荷传输性能，从 而提高光电转换效率。
优化活性层结构
通过调控活性层的形貌和厚度， 改善光散射和光捕获，提高光电 转换效率。
界面工程优化
通过优化活性层与电极之间的界 面性质，降低电荷复合损失，提 高光电转换效率。
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工作原理
有机太阳能电池通常由光敏层、电子传输层和电极组成。当太阳光照射到光敏 层时，光子能量被吸收并激发电子从价带跃迁到导带，形成光生载流子。电子 和空穴分别被传输层和电极收集，从而形成电流。
历史与发展
01
02
03
1970年代
有机太阳能电池的概念被 提出，但初期效率很低。
1990年代
随着共轭聚合物的发现和 制备技术的进步，聚合物 太阳能电池的研究取得突 破性进展。
降低制造成本
简化制备工艺
01
通过简化有机太阳能电池的制备工艺，降低设备成本和生产时
间，从而降低制造成本。
开发低成本材料
02
研究低成本、可大规模生产的有机半导体材料，降低有机太阳
能电池的成本。
提高电池效率与稳定性
03
通过提高有机太阳能电池的效率和稳定性，降低单位功率成本
，从而降低制造成本。
优化器件稳定性
常见的电子给体材料包括聚合物和低分子量有机物，如聚噻 吩、聚芴、苯乙烯等。这些材料通常通过化学合成或聚合物 共混等方法制备。
电子受体材料
电子受体材料是用于接受电子给体材料传递的电子并将它们传递到导带上的有机 材料。它们通常具有较低的导带和较高的电负性，以便有效地收集和传输电子。
太阳能电池的分类与特点
太阳能电池的分类与特点太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，它由不同材料制成。
根据材料的不同，太阳能电池可以分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池、聚合物太阳能电池等多种类型。
每种类型的太阳能电池都有其独特的特点和适用范围，下面将逐一介绍这些分类和特点。
1. 单晶硅太阳能电池：单晶硅太阳能电池是最常见的太阳能电池之一，它采用高纯度的单晶硅材料制成。
其特点包括高效率、长寿命和稳定性强。
单晶硅太阳能电池的高效率意味着单个电池的发电能力较强，因此在有限的面积内可以获得更多的电能。
此外，单晶硅太阳能电池通常具有较长的寿命，可在正常使用条件下运行20年以上。
然而，由于制造工艺较为复杂，单晶硅太阳能电池的成本较高，因此价格也相对较贵。
2. 多晶硅太阳能电池：多晶硅太阳能电池是另一种常见的太阳能电池类型，它由多晶硅材料制成。
与单晶硅太阳能电池相比，多晶硅太阳能电池的制造工艺更简单，成本也较低。
然而，多晶硅太阳能电池的效率较低，发电能力相对较弱，但仍然可以满足家庭和商业用途的基本需求。
此外，多晶硅太阳能电池的寿命较长，可持续发电15年以上。
3. 非晶硅太阳能电池：非晶硅太阳能电池是一种采用非晶硅材料制成的薄膜太阳能电池。
与单晶硅和多晶硅太阳能电池相比，非晶硅太阳能电池的制造工艺更简单，可以在较大面积的基板上快速制造。
非晶硅太阳能电池还具有较高的灵活性，可以适应不同形状的物体，因此广泛应用于卷曲表面和柔性电子设备。
然而，与其他太阳能电池相比，非晶硅太阳能电池的效率较低，需要更大的面积才能获得相同的发电能力。
4. 染料敏化太阳能电池：染料敏化太阳能电池是一种基于染料分子的太阳能电池。
它利用染料分子吸收光子，激发电子跃迁并产生电流。
相比于硅基太阳能电池，染料敏化太阳能电池具有灵活性好、制造工艺简单、成本低廉和透明度高等优势。
然而，染料敏化太阳能电池的稳定性较差，寿命较短，通常需在几年内更换。
有机太阳能电池
3.有机太阳能电池优势与不足
相比，在转换效率、光谱响应范围、电池的稳定性方面，有机太阳能电池还有待提 高。各种研究表明，决定光电效率的基本损失机制主要有：
①半导体表面和前电极的光反射；②禁带越宽没有吸收的光传播越大；③由高能光 子在导带和价带中产生的电子和空穴的能量驱散；④光电子和光空穴在光电池的光 照面和体内的复合；⑤有机染料的高电阻和低的载流子迁移率。
2.有机太阳能电池工作原理
聚合物材料： 太阳能电池上应用的聚合物首先必须是导电高分子，并且聚合物的微观结构和宏 观结构都对聚合物材料的光电特性有较大影响。导电性聚合物的分子结构特征是含有 大的π电子共扼体系，而聚合物材料的分子量影响着共扼体系的程度。材料的凝聚状 态(非晶和结晶)、结晶度、晶面取向和结晶形态都会对器件光电流的大小有影响。主 要的聚合物材料有聚对苯乙烯(PPv)、聚苯胺(队Nl)和聚唆吩(PTh)以及它们的衍生物 等。
有机基太阳能电池
报告人
一、有机太阳能电池简介 二、工作原理
目录
三、优势与不足 四、现状与前景
五、总结
1.有机太阳能电池简介
有机太阳能电池：有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分，基于 有机半导体的光生伏特效应，通过有机材料吸收光子从而实现光电转换的 太阳能电池。 广泛的讲有机太阳能电池主要是利用有机小分子或有机高聚 物来直接或间接将太阳能转变为电能的器件。
2.有机太阳能电池工作原理
有机小分子材料
分子量的大小分类 有机聚合物材料
小分子材料： 是一些含共轭体系的染料分子，它们能够很好地吸收可见光从而表现出较好的 光电转换特性，具有化合物结构可设计性、材质较轻、生产成本低、加工性能好、 便于制备大面积太阳能电池等优点。但由于有机小分子材料一般溶解性较差，因而 在有机太阳能电池中一般采用蒸镀的方法来制备小分子薄膜层。有机太阳能电池器 件中常用的小分子材料主要有酞著、叶琳、并五苯和富勒烯等
什么是太阳能电池
什么是太阳能电池?太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,其将高纯度的半导体材料加入一些不纯物使其呈现不同的性质,如加入硼可形成P型半导体,加入磷可形成N型半导体,PN两型半导体相结合后,当太阳光入射时,产生光子与电洞,当电流通过时.则产生电式太阳能电池为主流,而以光化学原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段.太阳光照在半导体P-N结上,形成新的空穴—电子对.在P-N结电场的作用下,空穴由 N区流向P区,电子由P区流向N区,接通电路后就形成电流。
太阳能光伏电池（简称光伏电池）目前大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。
在能量转换和使用寿命等综合性能方面，单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。
多晶硅比但晶硅转换效率低但价格更便宜。
本公司光伏组件，采用高效率单晶硅或多晶硅光伏电池、高透光率钢化玻璃、Tedlar、抗腐蚀铝合金边框等材料，使用先进的真空层压工艺及脉冲焊接工艺制造。
即使在最严酷的环境中也能长时间的使用寿命。
组件的安装架设十分方便。
组件的北面安装有一个防水接线盒，通过它可以十分方便地与外电路连接。
对每一块太阳能电池组件，都保证20年以上的使用寿命。
太阳能电池组件是将太阳能电池直接转变为直流电能的阳光发电装置。
根据用户对功率和电压的不同要求，制成太阳电池组件单个使用，也可以数个太阳能电池组件经过串联（以满足电压要求）和并联（以满足电流要求），形成供电方阵提供更大的电功率。
太阳能电池组件具有高面积比功率，长寿命和高可靠性的特点，在20年使用期限内，输出功率下降不超过20%。
色温究竟指什么？我们知道，通常人眼所见到的光线，是由三原色（红绿蓝）组成的7种色光的光谱所组成。
色温就是专门用来量度光线的颜色成分的。
用以计算光线颜色成分的方法，是19世纪末由英国屋里学家洛德·凯尔文所创立的，他制定出了一整套色温计算法，而其具体界定的标准是基于以一黑体辐射器所发出的波长。
7-2 太阳能电池材料与器件
① CdTe CdTe典型Ⅱ-Ⅵ族元素化合物，两种元素均处于第五
周期，显示一定金属性。与Ⅲ-Ⅴ族化合物GaAs相比，Cd 与Te结合具有更强离子化合物特性，键能更高，禁带更宽， 一般归类宽禁带半导体。晶体结构分别为立方晶系闪锌矿 结构和六方晶系钎锌矿结构。闪锌矿结构：a=6.481Å， Eg=1.50eV；钎锌矿结构：a=4.58Å，c=7.50 Å，Eg=1.44eV。 这两种结构有密切关系，六方晶系钎锌矿结构的唯一六次 对称轴，对应于立方闪锌矿结构中的（111）轴，在垂直 于此轴方向上，两种结构颇为相似，能带结构也很相似。
有机部分A+ (A= CH3NH3 (MA), HC(NH2)2 (FA))和无 机部分B2+(B= Pb, Sn)组成， X是卤素阴离子。 有机/无机杂化卤化物钙钛矿
当有机阳离子A或者金属阳离子B被取代时，都会 产生钙钛矿的组分和晶体对称性的变化，进而对钙钛 矿的带隙、光吸收、载流子输运性质产生重要影响。
太阳能照明系统一般由太阳能电池、充放电控制器、 蓄电池、照明灯具组件及电缆等组成。工作要求：① 环境温度变化范围-40~50℃。选择光源和各种电器元 件时必须考虑此环境温度下的使用与寿命问题。②由 于雨、雪、雷电冰雹的浸蚀和干扰，必须具有合理的 安全防护等级和防雷接地。③连续阴雨天需要太阳能 电池板、蓄电池具有足够的容量。④通过控制器对蓄 电池进行保护，并要保证光源在高、低电压下均能可 靠启动和稳定工作。
CdTe具有合适禁带宽度和高吸收系数，一般做成异质 结构薄膜电池，且以CdTe为基电池结构简单，生产成本 低，商业化进展最快。一般结构：背电极（Al、Cu、Ni 等金属）、背接触层、吸收层CdTe、缓冲层CdS、高阻 层和电极TCO（透明导电氧化物）层。与晶硅太阳能电 池相比，具有制作方便、成本低廉和重量较轻等优点。
《太阳能电池》课件
交通工具用电
太阳能汽车
利用太阳能电池板为电动汽车提供动力，减少对传统能源的依赖。
太阳能飞机
在飞机上安装太阳能电池板，为飞机提供辅助动力，减少燃油消耗。
04
太阳能电池的优缺点
优点
环保性
太阳能电池利用太阳能 进行发电，不产生任何 污染物，对环境友好。
可持续性
太阳能资源丰富，且可 再生，使用太阳能电池 有助于实现能源的可持
多元化应用
除了家庭和工业应用外，太阳 能电池在交通、航空航天等领
域的应用也将得到拓展。
05
太阳能电池的制造与维护
制造过程
制造流程
制造设备
从原材料的选取、加工、组装到成品 测试，太阳能电池的制造过程需要经 过多个环节。
制造太阳能电池需要一系列专业设备 ，包括晶体生长炉、表面处理设备、 电极制备设备等。
更换损坏组件
对于损坏或老化严重的组件，需要及时更换，以保证整个系统的 稳定性和效率。
使用注意事项
安装角度与方向
安装太阳能电池板时，应考虑当地的气候和太阳高度角，使电池 板与太阳光垂直，以获得最大的能量转换效率。
避免遮挡
确保太阳能电池板周围没有遮挡物，以免影响光线的照射和能量的 转换。
定期检查系统
定期检查整个太阳能发电系统，包括电池板、控制器和储能设备等 ，确保系统正常运行并延长使用寿命。
商业用电
商业屋顶光伏电站
大型商业建筑如商场、办公楼等可安 装太阳能电池板，满足部分电力需求 ，降低运营成本。
光伏照明系统
太阳能路灯、景观灯等为商业区提供 照明，节能环保且维护成本低。
公共设施用电
01
公共建筑如图书馆、博物馆等可 利用太阳能电池板提供部分电力 ，降低建筑运营成本。
光伏电池
工作原理
光伏电池及系统工作原理太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电 效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳光照在半 导体p-n结上，形成新的空穴--电子对。在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电 路后就形成电流。
组件的安装架设十分方便。组件的背面安装有一个防水接线盒，通过它可以十分方便地与外电路连接。对每 一块太阳电池组件，都保证20年以上的使用寿命。
发展历史
术语“光生伏打”（Photovoltaics）来源于希腊语，意思是光、伏特和电气的，来源于意大利物理学家亚 历山德罗·伏特的名字，在亚历山德罗·伏特以后“伏特”便作为电压的单位使用。
实现过程：
房顶的太阳能板将阳光转换为DC电流。不间断电源(UPS)将该DC能源转换为AC 220V/50Hz。
这个电能可以完全用于当地的设备，也可以部分使用，剩余的电能卖给公用事业机构，或全部卖出。
强烈建议应防止这一昂贵的设施遭受雷击。
评测方法
一、等效电路模型
PV电池的等效电路模型（如图1所示）能够帮助我们深入了解这种器件的工作原理。理想PV电池的模型可以 表示为一个感光电流源并联一个二极管。光源中的光子被太阳能电池材料吸收。如果光子的能量高于电池材料的 能带，那么电子就被激发到导带中。如果将一个外部负载连接到PV电池的输出端，那么就会产生电流。
超级电容发展快速，容量超大，面积反缩小，加上价格低廉，因此有部份太阳能产品开始改采超级电容为充 电对象，因而改善了太阳能充电的许多问题：光伏电池充电较快速，寿命长5倍以上，充电温度范围较广，减少太 阳能电池用量(可低压充电)。
太阳能电池简介
3.外部电路存在时，电子从n层经外 部电路回到p层，以纠正电荷平衡， 于是产生电流。
图1.无机半导体太阳能电池工作原理
太阳能电池简介
聚合物太阳能电池பைடு நூலகம்
1.光照下，共轭聚合物电子受激从最 高占有轨道(HOMO) 迁到最低空轨 道(LUMO), 形成束缚的电子空对 (激子)。
2.激子扩散到D/A异质结交界，发生 电荷分离，给体中的激子将电子转 移给受体, 受体中的激子将空穴转 移给给体, 实现电荷分离。
3.电子和空穴分别沿受体和给体向负 极和正极传递，通过外部电路，形 成电流。
图2.聚合物太阳能电池工作原理
太阳能电池简介
聚合物-无机材料杂化太阳能电池
• 电子更倾向于在高电子亲和性的无 机半导体和离子电势相对较低的有 机分子和聚合物中传递
• 高电子密度态的聚合物无机半导体 复合材料使电子传输速率达到很高 的值
聚合物-无机材料杂化太阳能电池
图7.(D)60nm长，直径3&7nm的器件光电谱
图8,太阳辐射光谱
CdSe纳米棒和P3HT在可见光部分有互补的吸收光谱。
吸收光谱可通过调节纳米棒的直径(量子局限效应)来最大程度地与 太阳辐射光谱重叠(6D)。
染料敏化太阳能电池
基本原理
DSCs是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太 阳电池，其主要优势是：原材料丰富、成本低、工艺技术相对 简单，无毒、无污染的。
• 可通过低廉的溶液法制备
图3.聚合物-无机材料杂化太阳电池
聚合物-无机材料杂化太阳能电池
性能表征
含有90 wt%的60:7nm CdSe纳米棒 P3HT复合物，能量转化效率为6.9% (Ar 515nm 0.1mW/cm2)(6B)。 开路电压为0.5V，最大功率点的 电压为0.4V，填充因子(FF)为0.6。
太阳能电池的分类
太阳能电池的分类
太阳能电池是一种能够将太阳能转化为电能的器件。
随着科学技术的不断发展，太阳
能电池也不断地发展和改进，现在已经有多种不同类型的太阳能电池。
下面将介绍几种常
见的太阳能电池，并对它们的特点进行简要说明。
1. 单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池是最常见的太阳能电池，市场占有率也最高。
它是利用单晶硅制作
而成的，因此其结晶度非常高，电池效率也较高。
单晶硅太阳能电池具有体积小，重量轻，质量稳定等优点，而且可以进行自动化生产，因此成本也比较低。
但是单晶硅太阳能电池
的制造成本较高，并且需要使用纯度较高的硅材料，这使得其价格较高。
染料敏化太阳能电池是一种比较新型的太阳能电池，是采用从自然中提取的染料成分
制成的。
染料敏化太阳能电池的优点是制造成本低，对低光强度的适应能力非常好，但是
其效率和稳定性仍然需要进一步的提高，目前还没有得到广泛的应用。
有机太阳能电池是一种使用有机高分子材料制成的太阳能电池，其工作原理是电荷转移。
有机太阳能电池的制造成本低，重量轻，但是制造工艺复杂，效率低，稳定性差，应
用范围有限。
硒化铟太阳能电池是一种由铟和硒材料制成的太阳能电池，它可以在高温和强光下稳
定工作。
硒化铟太阳能电池的制造成本较高，重量较重，但是效率和稳定性都非常好，适
合于一些特殊的使用场合。
总的来说，太阳能电池在未来的发展前景非常广阔，这是因为其具有可再生、环保、
免费等诸多优点。
随着科学技术的进步，太阳能电池的效率将会不断提高，价格也会越来
越低，这将使得太阳能电池在未来得到更广泛的应用。
太阳能电池简介介绍
通过适当的电极收集和引导，这些 自由电子和自由空穴可以形成电势 差，从而产生电流。
太阳能电池的效率与性能参数
转换效率：太阳能电池的转换效率是指电池将光 能转换为电能的比例，通常以百分比表示。高效 率意味着电池能更好地利用光能。
填充因子：填充因子是太阳能电池最大功率与开 路电压和短路电流乘积之比，它反映了电池的输 出特性。高填充因子意味着电池更接近理想电源 。
开路电压和短路电流：开路电压是电池在空载状 态下的电压，短路电流是电池短路时的电流。这 两个参数是评估太阳能电池性能的重要指标。
这些是关于太阳能电池基本原理的简要介绍，它 们为我们理解和应用太阳能电池提供了基础。
02
太阳能电池的主要类 型
硅基太阳能电池
晶体硅太阳能电池
利用晶体硅材料制成的太阳能电池， 主要包括单晶硅和多晶硅两种类型。 晶体硅太阳能电池转换效率高，稳定 性好，但成本相对较高。
其他新型太阳能电池
染料敏化太阳能电池：利用染料吸收太阳光并产生电流的太阳能电池，具有低成本、高效率 和可柔性化等优点。
有机太阳能电池：以有机材料为主体的太阳能电池，具有轻质、柔性、可低成本制备等特点 。目前转换效率正在不断提升。
在这些不同类型的太阳能电池中，每种电池都有各自的优势和不足。随着技术的不断进步和 产业的发展，太阳能电池的转换效率、稳定性和成本等方面将持续改善，为太阳能发电领域 的广泛应用奠定坚实基础。
技术创新推动
不断的技术创新和成本降低，将提高太阳能电池 的竞争力，加速其在各个领域的应用。
3
政策扶持
各国政府纷纷出台支持清洁能源发展的政策，将 为太阳能电池市场提供有力支持，促进市场的快 速发展。
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Wafer含過多的金屬雜質(Fe, Ti…..)導致Voc開路電壓偏低和Irev逆向電流值偏高 17
Wafer不良導致常見分類異常
電性：SiC導致hot spot降BIN
cell正背面均可以看到小白點
利用EDS偵測到C元素
Wafer裡面的SiC若沒有切除乾淨，在cell端會造成 1. Rsh (並聯電阻)偏低和Irev (逆向電流)偏高導致hot spot疑慮必需降BIN 2. cell正面外觀會有小白點
Wafer不良導致常見CVD異常
➢ Wafer髒汙或油汙：外觀異常導致CVD站點重工
~ CVD機台通常裝設有自動視覺檢察系統(AOI)，會挑出沉積後異常外觀，因此大 部分的晶片髒污或者油污會在CVD站點挑出並重工
➢ Wafer表面刮傷：外觀異常導致CVD站點重工
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步驟六：電極網印
利用網版印刷(Screen Printing)形成正背面電極
外觀：晶邊導角導致外觀降BIN
圓弧導角 ，需降BIN
導角斜切 ，不降BIN但需重測而影響產能
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Wafer不良導致常見分類異常
外觀：尺寸不均導致降BIN或重測
離邊0.6~0.7mm
離邊1mm
Wafer尺寸異常會導致離邊距離超規，輕微者可重測回A-grade (影響tester產能)，
嚴重者必須降BIN
1. P-type wafer的Boron在光照射下會與Oxygen形成B-O鍵結，導致太陽能電池效 率下降；因此wafer的氧含量越高，將會導致太陽能模組的LID更嚴重。
2. 根據IEC61215規範，太陽能模組的LID衰退必須<2%
20
Thanks for your attention
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➢ Saw mark ：晶片表面高低落差導致finger結塊
~ 電池已經走向finger細線化，因此切痕造成的finger點狀結塊將會比以往更明顯
➢ Wafer表面穿孔(Pinhole)：網印漏膠導致正面銀膠汙染 (常見於單晶)
尺寸異常導致網印偏移
暗裂導致碎晶片黏版
切痕導致finger點狀結塊
切痕導致網印擴線
Wafer不良導致常見分類異常
電性：邊角料導致效率偏低
開路電壓 短路電流 串聯電阻 並聯電阻 理想因子
效率
A區
0.622V
8.57A
2.42mΩ
217Ω
79.43%
17.4%
B區
0.589V
7.64A
1.56mΩ
268Ω
77.06%
14.25%
C區
0.558V
6.98A
1.45mΩ
423Ω
76.44%
➢ Wafer尺寸偏小：導致正面網印偏移而降BIN
~ 正常晶片尺寸為156 ±0.5mm，各電池廠的網印面積尺寸介於154~155mm，因此 wafer尺寸若偏小<155.5mm，將會導致網印偏移降BIN。
➢ Wafer暗裂：造成碎晶片黏著網版，導致網印缺陷降BIN
~ 若晶片本身容易暗裂，網印過程會導致碎晶片黏著在網版而導致網印缺膠
步驟五：沉積抗反射層
利用PECVD沉積SiN薄膜，降低入射光反射率
晶邊絕緣
磷擴散
粗糙化蝕刻
進料檢驗
抗反射層
金屬化網印
快速共燒
測試並分級
常見太陽能電池 藍色系(效率較高)
彩色太陽能電池 (效率較低)
1. 利用不同SiN薄膜厚度可呈現不同外觀顏色，但以藍色系為主流 2. 可藉由提高SiN折射率來改善太陽能模組的PID問題 (電勢誘發衰減)
抗反射層
多晶外觀顏色
單晶外觀顏色
磷擴散 網印
粗糙化蝕刻 快速共燒
進料檢驗 測試並分級
1. 利用視覺檢驗系統進行外觀分色：淺藍、藍、深藍、錠藍 (昱晶標準) 2. 利用視覺檢驗系統進行外觀分類：A-grade 、B-grade等 3. 利用太陽光模擬器區分效率：0.1%或0.2%分BIN
Wafer不良導致常見分類異常
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Wafer不良導致常見分類異常
電性：Crack導致hot spot降BIN
Micro crack導致hot spot Cell廠必需電性降BIN
模組端造成玻璃和back sheet燒毀
Temp>100℃
EL可檢測出cell暗裂
IR可檢測出cell熱點
晶片本身的暗裂除了會造成生產過程中破片率偏高，還會造成A-grade產品的暗裂 片偏高，進而導致模組端異常。
Wafer不良導致常見分類異常
電性：Grain Boundary造成低效電池片
Uoc Isc
Rs
0.610 8.428 2.33
Rsh FF Irev2 NCell 34 77.19 3.369 16.34%
Uoc Isc
Rs
0.604 8.462 2.44
Rsh FF Irev2 NCell 52 76.80 2.728 16.14%
➢ Wafer尺寸偏大導致cell燒結後邊緣脫晶
~太陽能晶片出貨規格不可有邊緣脫晶，但太陽能電池出貨規格卻可允許 ~ 燒結爐所使用鍊條為金屬材質，燒結後會跟矽晶片接觸導致外觀脫晶。 Wafer尺 寸偏大會導致傳異偏移正常接觸點，增加邊緣脫晶比例
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步驟八：產品分類
依照外觀顏色和效率進行分BIN
晶邊絕緣
Wafer不良導致常見蝕刻異常
1. 來料晶片髒污或油汙導致酸蝕刻不完全
正常蝕刻後外觀 米粒大小完整
髒汙導致蝕刻異常 米粒形狀破碎
2. 來料晶片暗裂破片導致連續生產追撞或表面殘酸殘留 生產異常破片 表面殘酸
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步驟三：形成P/N Junction
在晶片表面進行n型參雜，形成P-N junction
晶邊絕緣
➢ Wafer厚度偏薄：燒結後cell翹曲過大會容易導致傳送破片
~多晶矽太陽能電池經過燒結後會形成鋁矽共晶，因為鋁、矽晶格差異導致電池翹 曲，正常燒結後的翹曲值(bowing)大約1~2mm ~薄晶片的翹曲值會更大，單晶電池翹曲值(1.5~2mm)又比多晶電池(1~1.5mm)大
正常翹曲值
異常翹曲值
太陽能電池製程簡介
1
步驟一：晶片入料檢驗
晶邊絕緣 抗反射層
磷擴散 金屬化網印
粗糙化蝕刻 快速共燒
進料檢驗 測試並分級
正常單晶PL檢驗結果
異常單晶PL檢驗結果 (造成低Voc)
1. 進行入料檢驗：TTV 、阻值、厚度等，合規者入庫，不合規者退貨或MRB審查 2. PL (光致激發)可當作入料檢驗工具，PL強度 / impurity跟電池效率具有正相關
步驟七：快速燒結
利用高溫燒結形成形成歐姆接觸及背電場(BSF)
晶邊絕緣
磷擴散
粗糙速共燒
測試並分級
鋁矽共晶
1. 利用紅外線高溫燒結方式(750~800℃)，將導電膠料和矽晶片進行結合。 2. 電池燒結後會形成BSF(鋁矽共晶)，有助於提升P-type wafer的效率
Wafer不良導致常見燒結異常
步驟二：表面粗糙化
去除晶片切割造成的Saw damage&降低反射率
晶邊絕緣
磷擴散
粗糙化蝕刻
進料檢驗
抗反射層 Raw wafer測視圖
金屬化網印
酸蝕刻後 Raw wafer正視圖
快速共燒
測試並分級
蝕刻後表面較暗
1. 一般而言多晶矽晶片使用酸蝕刻(HF+HNO3)，單晶矽晶片使用鹼蝕刻(KOH) 2. 蝕刻後可降低晶片表面反射率及提高表面積，有助提升光電流
12.23%
Ingot的B區和C區通常會含有較多雜質，因此若切除部分太少導致carrier lifetime
偏低，會導致電池片效率偏低，通常Voc / Isc / Rs會呈現下降趨勢
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Wafer不良導致常見電池異常
電性：LID導致效率衰退
Test condition：60kw/hr, 240hr, SPEC<2%
步驟四：晶邊絕緣
利用化學蝕刻晶邊絕緣 ，避免正背面漏電
晶邊絕緣
磷擴散
粗糙化蝕刻
進料檢驗
抗反射層
金屬化網印
快速共燒
測試並分級
雷射晶邊絕緣
(效率較低)
化學晶邊絕緣
(效率較高)
蝕刻後表面
1. 早期電池廠是採用雷射絕緣晶邊，但因效率較低已逐漸淘汰 2. 後期電池廠均採用化學晶邊絕緣(可提升↑0.2%)，已成目前市場主流
晶邊絕緣
磷擴散
粗糙化蝕刻
進料檢驗
抗反射層
網印
快速共燒
正面銀膠形成 busbar和finger
測試並分級 銀鋁膠 : 背面Busbar
鋁膠
1. 網印耗材(膠料 /網版/刮刀)為太陽能電池第二大成本支出 2. 早期電池廠發展Double printing，近期已經逐漸走向Dual printing技術
Wafer不良導致常見網印異常
磷擴散
粗糙化蝕刻
進料檢驗
抗反射層
金屬化網印
Pre-deposition : 4POCl3 + 3O2 2P2O5 + 6Cl2 Cap Oxidation : 2P2O5 + 5Si 4P + 5SiO2
快速共燒 磷擴散後 外觀較深
測試並分級 磷擴散前 外觀較淺
1. 電池廠採用熱擴散方式形成p-n junction，此為關鍵製程之一 2. 多晶片電阻為80~90 Ω ，若搭配選擇性射極(LDSE)可達110~120 Ω