单晶硅太阳能电池的研究讲解

单晶硅太阳能电池的原理及结构
当入射光垂直p-n结面，如果结面较浅，光 子将进入p-n结区，深入到半导体内部。能量大 于禁带宽度的光子，本征吸收在结的两边产生 的电子-空穴对靠半导体内形成的势垒分开到两 极。
光激发时多数载流子浓度改变较小，少数载 流子浓度变化却很大，p-n结势垒区内存在较强 的内建电场，p-n结两边的少数光生载流子受该 场的作用，向各自相反方向运动。p区的电子穿 过p-n结进入n区；n区的空穴进入p区，使p端电 势升高，n端电势降低，于是在p-n结两端形成 了光生电动势，这就是p-n结的光生伏特效应。
太阳能电池的发展历史
从发现光伏现象至今，太阳能电池已经有170多年 的发展历史 1839年法国科学家埃德蒙·贝克雷尔发现光伏现象。 38年后研制出第一片硒太阳电池，仅有1%的转化 效率。 1945年美国贝尔实验室三位科学家制出单晶硅电 池（4.5%），几年后迅速提升到10%，主要用于卫 星，航天器。
太阳能电池在航天上的应用
“神舟”的动力之源
用户太阳能电源
1、小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军 民生活用电，如照明、电视、收录机等；2、3-5KW家庭屋顶并网发电系统；3、光伏 水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
太阳能电池在通信上的应用
太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光 伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等
单晶硅太阳能电池的制备
8、制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。制 作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ，Al2O3 ，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。 工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等； 9、烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上； 10、测试分档：按规定参数规范，测试分类。
单晶硅太阳能电池的研究
单
发展背景
晶
硅
太阳能电池的发展历史
太
研究现状
阳
单晶硅太阳能电池的原理及结构
能 电Βιβλιοθήκη 材料的制备及性能池
太阳能电池的应用
单晶硅太阳能电池的发展背景
随着上世纪化石能源的危机，人类面临着有限 常规能源和环境破坏严重的双重压力。已经成 为越来越值得关注的社会与环境问题。
人类对可再生能源的需求不断增加。促使人们 致力于开发新型能源。太阳在40min内照射带 地球表面的能量可供全球目前能源消费的速度 使用1年。合理的利用好太阳能将是人类解决 能源问题的长期发展战略，是其中最受瞩目的 研究热点之一。
太阳能电池的各组件的作用
1、钢化玻璃：其作用为保护发电主体 要求：透光率必须高，91%以上
2、EVA：用来粘结固定钢化玻璃和发电主体 3、电池片：主要作用就是发电 4、背板：密封、绝缘、防水 5、铝合金：保护层压件，起一定的密封、支撑作用
6、接线盒：保护整个发电系统，起到电流中转站的作用
7、硅胶：密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处
原料的使用和硅片制造工艺。与目前常见的硅片太阳能电池相比，硅 薄膜太阳能电池用硅量仅为前者的1%左右，可使每瓦太阳能电池成本 从2.5美元降至1.2美元。此外，这种高科技新产品可与建筑物屋顶、 墙体材料如玻璃幕墙融为一体，既可并网发电又能节约建筑材料、美 化环境。
分类：非晶硅薄膜电池，多晶硅硅薄膜电池，有机染料敏化电池，铜 铟锡（CIS）和锑化镉（CdTe），砷化镓III-V化合物薄膜电池
3、制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面； 4、磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋ 结，结深一般为0.3－0.5um； 5、周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路，用 掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层； 6、去除背面PN＋结常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结； 7、制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极， 然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法；
研究现状
2，超高级太阳能电池的探索 A，聚光太阳能（CPV）第三代聚光太阳能（CPV）发电方式，正逐 渐成为太阳能领域的焦点。 CPV系统具有转换率优势和耐高温性能。 硅电池的理论转换效率大概为23% 。 CPV
B，纳米晶化学太阳能电池 在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的，但由于成本
居高不下，远不能满足大规模推广应用的要求。为此，人们一直不断 在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索，而这当中新近发展的 纳米TiO2晶体化学能太阳能电池受到国内外科学家的重视。
单晶硅太阳能电池的原理及结构
单晶硅太阳能电池的生产流程
硅片
清洗
制绒
甩干
扩散
印刷（铝
烘干
印刷（银）
减反射
刻蚀
烘干
印刷（银） 烧结
检测
包装
单晶硅太阳能电池的制备
1、切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片；
2、清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损 伤层除去30－50um；
太阳能电池在灯具上的应用
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
谢谢！
上世纪70年代后，由于化石能源危机（石油、煤 炭），再生资源被各国重视，尤其是太阳能电池， 在此阶段，太阳能电池的工艺，材料研究得到迅速 发展。
最近10年是世界光伏电池快速增长的时期，平均 增长速度超过40%
研究现状
1，新型薄膜电池开发 薄膜太阳能电池是最富前途的下一代太阳能电池技术，它节省了硅