多晶硅太阳能电池

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1、多晶硅薄膜太阳能电池摘要本设计主要阐述研究了太阳能电池的发展历程，详细介绍了多晶硅薄膜太阳能电池的各种工艺，多晶硅薄膜太阳能电池的结构、特点，以及多晶硅薄膜的制备方法，阐述了在实际研究过程中沉积大晶粒多晶硅薄膜的技术路线和工艺，并展望了多晶硅薄膜太阳能电池的研究趋势。关键词：陶瓷衬底，多晶硅薄膜，太阳能电池，发展趋势99多晶硅太阳能电池绪言31.硅太阳能电池的原理41.1太阳能电池的原理31.2多晶硅太阳能电池工作原理31.3多晶硅太阳能电池结构特点41.4多晶硅电池构成41.5多晶硅电池特性41.6多晶硅太阳能电池对薄膜的基本

2、要求52.多晶硅薄膜太阳能电池制备方法2.1半导体液相外延生长法（LPE法）52.2区熔再结晶法（ZMR法）52.3等离子喷涂法（PSM）52.4叠加法62.5化学气相沉积法（CVD）62.6固相结晶法（SPC）73多晶硅薄膜电池衬底和沉积工艺.73.1在廉价衬底上高温沉积73.2低温生长83.3层转移技术84.多晶硅薄膜晶粒长大技术84.1结晶初期控制形核使晶粒长大84.2再结晶技术85多晶硅薄膜太阳能电池的研究趋势86结语97参考文献991绪言照射在地球上的太阳能非常巨大，每3d太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料

3、能量的总和；大约40min照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类1a能量的消费，是真正取之不尽、用之不竭的能源。太阳能电池可将太阳能直接转化成电能供人类使用，是利用太阳能资源的有效方式，在使用中不会产生任何有害物质，是一种无污染的产品。另外太阳能电池还具有系统运行可靠，长寿命，安装使用方便等优点，所以，太阳能电池在解决能源与环境问题方面倍受青睐，是一种有着极好市场前景的产品，被誉为是理想的能源。2002年诺贝尔革新获得者：澳大利亚新南威尔士大学的马丁·格林教授把太阳能电池划分为三代：第一代是传统的晶体硅材料太阳能电池；第二代是方

4、兴未艾的薄膜太阳能电池；第三代则是处于设想中的新型高效太阳能电池，包括叠层电池、热载流子电池等[1]。到目前为止晶体硅(包括单品硅及多晶硅)太阳能电池始终占有太阳能电池市场份额的85％以上，其优异的特性已为众多成功的应用所证实。常规晶体硅太阳能电池组件中硅片的成本约占55％～60％[2]，硅片的来源主要有：直拉单晶硅、浇铸/定向凝固多晶硅、电磁浇铸多晶硅。硅片厚度目前常见的是200um—300um，由于目前制片及封装工艺的限制，要进一步降低硅片的厚度已经比较困难。要使光伏发电真正成为能源体系的组成部分，必须要大幅度地降低成本。薄

5、膜太阳能电池在降低成本方面比晶体太阳能电池具有更大的优势：一是实现薄膜化后，可极大地节省昂贵的半导体材料；二是薄膜电池的材料制备和电池同时形成，因此节省了许多工序；三是薄膜太阳能电池采用廉价衬底(陶瓷、不锈钢等)，可以获得大面积的电池组件，减少组件间串并联带来的效率损耗。目前研究比较深入的薄膜太阳能电池主要有硅基太阳能电池和铜铟锡、碲化镉等化合物半导体薄膜电池。非晶硅薄膜太阳能电池虽在成本上具有一定优势，但光衰退效应严重制约了其发展空间，一些理论问题也有待进一步探索。而铜铟锡、碲化镉等化合物薄膜电池，也因为铟元素含量稀少、镉元素

6、有剧毒等问题，影响其应用化进程。所以，效率稳定、原材料丰富的多晶硅薄膜太阳能电池成为最有希望取得成功的第二代太阳能电池。1硅太阳能电池的原理1.1太阳能电池的原理太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能的器件，能产生光伏效应的材料有许多种，如：硅系材料(单晶硅、多晶硅、非晶硅)，化合物半导体(砷化镓、硒铟铜)等。它们的发电原理基本相同。此类太阳能电池的工作原理是基于P-N结的光生伏打效应：当N型半导体与P型半导体通过适当的方法组合到一起时，在二者的交界处就形成了P-N结；由于多数载流子的扩散，形成了空间电荷区，并形成一个

7、不断增强的从N型半导体指向P型半导体的内建电场，导致多数载流子反向漂移；达到平衡后，扩散产生的电流和漂移产生的电流相等．如果光照在P-N结上，而且光能大于P-N结的禁带宽度，则在P-N结附近将产生电子空穴对．由于内建电场的存在，产生的非平衡电子载流子将向空间电荷区两端漂移，产生光生电势，破坏了原来的平衡。若在电池两侧引出电极并接上负载，负载中就有“光生电流”通过，得到可利用的电能，这就是太阳能电池发电的基本原理．若把几十个、数百个太阳能电池单体串联、并联起来，组成太阳能电池组件，在太阳光的照射下，便可获得输出功率相当可观的电能。

8、1.2多晶硅太阳能电池工作原理9多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，用相对薄的晶体硅层作为太阳电池的激活层，不仅保持了晶体硅太阳电池的高性能和稳定性，而且材料的用量大幅度下降，明显地降低了电池成本。多晶硅薄膜太阳电池的工作原理与其它太阳电池