薄膜太阳能电池ppt课件
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薄膜技术与应用(共13张PPT)
第十一页，共13页。
市场应用前景
❖ 太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源正 在得到迅速的发展与应用。太阳能发电站、太阳 能卫星供电、太阳能汽车充电等等。而作为太阳 能能源转换媒介的太阳能电池扮演了重要的角色 ，其中作为第三代太阳能
❖ 电池：CIS系薄膜太阳能电 ❖ 池，它具有优良的抗干扰、 ❖ 耐辐射、使用寿命长转换 ❖ 效率高等特点，注定了它 ❖ 必然在未来的太阳能产业 ❖ 链中大放异彩。
第十二页，共13页。
第十三页，共13页。
H2Se是最好的硒源，但具有 毒性且 容易挥发；固态 Se作为硒源，Se难以压制， 在热处理过程中会导致In、 Ga等元素的损失。
第九页，共13页。
真空硒化退火装置示意图
氩气
辉光 放电
Ar+
靶材
Cu、In、Ga
基底
磁控溅射制备预置层
磁控溅射系统示意图
CIG预置 层
第十页，共13页。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜产品与应用
据薄膜沉积过程，共蒸发可分为一步法、两步法
和三步法。
共蒸发法实验设备示意图
第五页，共-Se预置层 表面富Cu的CIGS薄膜
等化学计量比的CIGS
稍微贫铜的P型CIGS
第六页，共13页。
❖ 基底温度较低的情况下（400°C）蒸发In、Ga、 Se形成一层In-Ga-Se预置层。控制原子比例 In:Ga=0.7 : 0.3, In+Ga/Se=2:3
❖组成材料：Mo、ZnO、AI、ZnS、MgO以及
Cu、In、Ga、Se等材料。
Ø多源共蒸发法！
真空工艺
•制备工艺
Ø溅射后硒化法！ Ø分子束外延法
Ø化学气相沉淀法
Ø电化学沉积法
市场应用前景
❖ 太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源正 在得到迅速的发展与应用。太阳能发电站、太阳 能卫星供电、太阳能汽车充电等等。而作为太阳 能能源转换媒介的太阳能电池扮演了重要的角色 ，其中作为第三代太阳能
❖ 电池：CIS系薄膜太阳能电 ❖ 池，它具有优良的抗干扰、 ❖ 耐辐射、使用寿命长转换 ❖ 效率高等特点，注定了它 ❖ 必然在未来的太阳能产业 ❖ 链中大放异彩。
第十二页，共13页。
第十三页，共13页。
H2Se是最好的硒源，但具有 毒性且 容易挥发；固态 Se作为硒源，Se难以压制， 在热处理过程中会导致In、 Ga等元素的损失。
第九页，共13页。
真空硒化退火装置示意图
氩气
辉光 放电
Ar+
靶材
Cu、In、Ga
基底
磁控溅射制备预置层
磁控溅射系统示意图
CIG预置 层
第十页，共13页。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜产品与应用
据薄膜沉积过程，共蒸发可分为一步法、两步法
和三步法。
共蒸发法实验设备示意图
第五页，共-Se预置层 表面富Cu的CIGS薄膜
等化学计量比的CIGS
稍微贫铜的P型CIGS
第六页，共13页。
❖ 基底温度较低的情况下（400°C）蒸发In、Ga、 Se形成一层In-Ga-Se预置层。控制原子比例 In:Ga=0.7 : 0.3, In+Ga/Se=2:3
❖组成材料：Mo、ZnO、AI、ZnS、MgO以及
Cu、In、Ga、Se等材料。
Ø多源共蒸发法！
真空工艺
•制备工艺
Ø溅射后硒化法！ Ø分子束外延法
Ø化学气相沉淀法
Ø电化学沉积法
《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
《太阳能电池板》课件
太阳能充电器：利用太阳能电池板将光能转化为电能，通过充电器将电能 储存到电池中，为各种设备提供充电功能
太阳能储能系统：利用太阳能电池板将光能转化为电能，通过储能系统将 电能储存起来，以备在需要时使用
太阳能光伏电站：利用太阳能电池板将光能转化为电能，通过光伏电站将 电能输送到电网中，为整个地区提供电力供应
太阳能热水器
优点：环保、节能、安全、 可靠
工作原理：利用太阳能光热 转换技术，将太阳能转化为 热能
应用领域：家庭、酒店、医 院等场所
发展趋势：智能化、多功能 化、个性化
太阳能灯具
太阳能灯具的应用领域
太阳能灯具的种类和特点
太阳能灯具的安装和使用方 法
太阳能灯具的优缺点及市场 前景
太阳能充电设备
太阳能充电板：利用太阳能光照射在太阳能电池板上，将光能转化为电能， 为各种电子设备提供充电功能
能量转换比：太阳能电池板单位面积产生的电能与太阳能辐射量的比值，是评价太阳能电池板性能的重 要指标。 以上内容仅供参考，具体参数和评价标准可能因不同品牌和型号的太阳能电池板而有所差异。 以上内容仅供参考，具体参数和评价标准可能因不同品牌和型号的太阳能电池板而有所差异。
耐候性、稳定性和可靠性等评价标准
合要求
安装位置选择： 选择阳光充足、 通风良好的位 置，确保电池 板能够充分吸
收阳光
安装过程：按 照厂家提供的 指南，逐步完 成安装，确保 电池板稳定、
安全
注意事项：注 意安全，避免 触电等意外情 况发生，同时 注意保护电池 板，避免损坏
常见故障分析与排除方法
* 原因分析：电池板表面有灰尘、污垢或遮挡物 * 排除方法：定期清洁电池板表面，确保没有遮挡物
转换效率：太阳能电池板的转换效 率是指其将太阳能转换为电能的效 率，通常以百分比表示
太阳能储能系统：利用太阳能电池板将光能转化为电能，通过储能系统将 电能储存起来，以备在需要时使用
太阳能光伏电站：利用太阳能电池板将光能转化为电能，通过光伏电站将 电能输送到电网中，为整个地区提供电力供应
太阳能热水器
优点：环保、节能、安全、 可靠
工作原理：利用太阳能光热 转换技术，将太阳能转化为 热能
应用领域：家庭、酒店、医 院等场所
发展趋势：智能化、多功能 化、个性化
太阳能灯具
太阳能灯具的应用领域
太阳能灯具的种类和特点
太阳能灯具的安装和使用方 法
太阳能灯具的优缺点及市场 前景
太阳能充电设备
太阳能充电板：利用太阳能光照射在太阳能电池板上，将光能转化为电能， 为各种电子设备提供充电功能
能量转换比：太阳能电池板单位面积产生的电能与太阳能辐射量的比值，是评价太阳能电池板性能的重 要指标。 以上内容仅供参考，具体参数和评价标准可能因不同品牌和型号的太阳能电池板而有所差异。 以上内容仅供参考，具体参数和评价标准可能因不同品牌和型号的太阳能电池板而有所差异。
耐候性、稳定性和可靠性等评价标准
合要求
安装位置选择： 选择阳光充足、 通风良好的位 置，确保电池 板能够充分吸
收阳光
安装过程：按 照厂家提供的 指南，逐步完 成安装，确保 电池板稳定、
安全
注意事项：注 意安全，避免 触电等意外情 况发生，同时 注意保护电池 板，避免损坏
常见故障分析与排除方法
* 原因分析：电池板表面有灰尘、污垢或遮挡物 * 排除方法：定期清洁电池板表面，确保没有遮挡物
转换效率：太阳能电池板的转换效 率是指其将太阳能转换为电能的效 率，通常以百分比表示
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)
非晶硅薄膜太阳能电池基础知识29页PPT
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
非晶硅薄膜太阳能电池基础知识
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、ห้องสมุดไป่ตู้大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
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.
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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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《太阳能电池材料》课件
薄膜太阳能电池
利用薄层材料制作，材料用量少，制造成本低，但转 换效率相对较低。
太阳能电池的应用
光伏发电站
利用大规模的太阳能电池阵列 ，将光能转换为电能，通过电
网输送给用户。
分布式发电系统
利用小型太阳能电池系统，为 建筑物、家庭、企业等提供电 力，可与电网并网运行。
移动能源应用
利用太阳能电池为电动汽车、 无人机、船舶等提供动力或辅 助能源。
将组件放入层压机中加热加压，使组件内的电池片、电极和 玻璃紧密结合在一起，同时保护电池片免受外界环境的影响 。
05
CATALOGUE
太阳能电池的未来发展
提高光电转换效率
研发新型材料
探索和开发新型太阳能电池材料，如钙钛矿 太阳能电池等，以提高光电转换效率。
优化结构设计
通过改进太阳能电池的结构设计，如采用多结太阳 能电池、叠层太阳能电池等，提高光电转换效率。
缺陷和杂质检测
利用电子显微镜、X射线衍射等方法检测太阳能电池材料中的缺陷和杂质。
电池片制造
表面处理
对硅片进行抛光、蚀刻等处理，提高其表面质量。
扩散制结
通过扩散工艺在硅片表面形成PN结，是太阳能电池制造中的关键步骤。
组件封装
焊接和串焊
将电池片连接起来形成组件，通过焊接或串焊的方式实现电 气连接。
层压和密封
是指当太阳光照射在半导体材料 上时，光子能量会激发电子从束 缚状态进入自由状态，从而产生 电流的物理现象。
太阳能电池的分类
单晶硅太阳能电池
利用高纯度单晶硅作为基底，通过掺杂其他元素提高 导电性能。转换效率较高，但制造成本也较高。
多晶硅太阳能电池
利用多晶硅材料制作，晶粒较小，制造成本相对较低 ，但转换效率略低于单晶硅。
利用薄层材料制作，材料用量少，制造成本低，但转 换效率相对较低。
太阳能电池的应用
光伏发电站
利用大规模的太阳能电池阵列 ，将光能转换为电能，通过电
网输送给用户。
分布式发电系统
利用小型太阳能电池系统，为 建筑物、家庭、企业等提供电 力，可与电网并网运行。
移动能源应用
利用太阳能电池为电动汽车、 无人机、船舶等提供动力或辅 助能源。
将组件放入层压机中加热加压，使组件内的电池片、电极和 玻璃紧密结合在一起，同时保护电池片免受外界环境的影响 。
05
CATALOGUE
太阳能电池的未来发展
提高光电转换效率
研发新型材料
探索和开发新型太阳能电池材料，如钙钛矿 太阳能电池等，以提高光电转换效率。
优化结构设计
通过改进太阳能电池的结构设计，如采用多结太阳 能电池、叠层太阳能电池等，提高光电转换效率。
缺陷和杂质检测
利用电子显微镜、X射线衍射等方法检测太阳能电池材料中的缺陷和杂质。
电池片制造
表面处理
对硅片进行抛光、蚀刻等处理，提高其表面质量。
扩散制结
通过扩散工艺在硅片表面形成PN结，是太阳能电池制造中的关键步骤。
组件封装
焊接和串焊
将电池片连接起来形成组件，通过焊接或串焊的方式实现电 气连接。
层压和密封
是指当太阳光照射在半导体材料 上时，光子能量会激发电子从束 缚状态进入自由状态，从而产生 电流的物理现象。
太阳能电池的分类
单晶硅太阳能电池
利用高纯度单晶硅作为基底，通过掺杂其他元素提高 导电性能。转换效率较高，但制造成本也较高。
多晶硅太阳能电池
利用多晶硅材料制作，晶粒较小，制造成本相对较低 ，但转换效率略低于单晶硅。
太阳电池中的薄膜技术与材料PPT课件
可编辑课件PPT
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
可编辑课件PPT
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；
CdTe薄膜太阳能电池ppt课件
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
一般在不超过
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.
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
Performance improvement of solution-processed CdS/CdTe solar cells with a thin compact TiO2 buffer layer
P型半导体
N型半导体 透明导电氧化层
玻璃衬底
一般选用钙钠玻璃作为太阳能电池的衬底，主要起支 架、防止污染和太阳光入射的作用。
TCO 透明导电氧化 层
CdS窗口层
1、CdS的能隙一般在2.4eV，几乎所有的可见光都能透过。 2、CdS层与CdTe层形成p-n结。 3、为了使太阳能电池获得更高的效率，CdS层要尽量的薄，
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.
一般在不超过
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.
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
Performance improvement of solution-processed CdS/CdTe solar cells with a thin compact TiO2 buffer layer
P型半导体
N型半导体 透明导电氧化层
玻璃衬底
一般选用钙钠玻璃作为太阳能电池的衬底，主要起支 架、防止污染和太阳光入射的作用。
TCO 透明导电氧化 层
CdS窗口层
1、CdS的能隙一般在2.4eV，几乎所有的可见光都能透过。 2、CdS层与CdTe层形成p-n结。 3、为了使太阳能电池获得更高的效率，CdS层要尽量的薄，
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.
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薄膜太阳能电池
组员：王文丽 孙有政 吕立锋 晋俊超 杨鸣春
L/O/G/O
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
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
将涂覆的溶胶 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
以Ticl4为原料，通 过气相水解法、火
7
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) CIGS (铜铟硒化物)
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
染料敏化太阳能电池
孙有政
13
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。
5
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。
11
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
3 百世德太阳能计划在苏州、南昌建设两座薄膜太阳能项
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
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
18
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
干燥或 烘干
焰水解法或激光热
解法，可以得到以
锐钛矿相为主的粉 体材料
以工业钛为牺牲阳 极，在常温常压下 有机电解，可制备 钛的多种醇盐前躯 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
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
Click to add title in here
太阳能电池板及 催化降解污染物、 杀菌、自清洁、 CO2还原等
6
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)
8
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
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
程电力供应、国防
10
国投资状况
15
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
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。
太阳能 风能 潮汐能 地热能 对流能 水能
3
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
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
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。
组员：王文丽 孙有政 吕立锋 晋俊超 杨鸣春
L/O/G/O
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
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
将涂覆的溶胶 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
以Ticl4为原料，通 过气相水解法、火
7
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) CIGS (铜铟硒化物)
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
染料敏化太阳能电池
孙有政
13
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。
5
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。
11
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
3 百世德太阳能计划在苏州、南昌建设两座薄膜太阳能项
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
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
18
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
干燥或 烘干
焰水解法或激光热
解法，可以得到以
锐钛矿相为主的粉 体材料
以工业钛为牺牲阳 极，在常温常压下 有机电解，可制备 钛的多种醇盐前躯 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
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
Click to add title in here
太阳能电池板及 催化降解污染物、 杀菌、自清洁、 CO2还原等
6
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)
8
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
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
程电力供应、国防
10
国投资状况
15
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
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。
太阳能 风能 潮汐能 地热能 对流能 水能
3
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
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
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。