多晶硅薄膜太阳能电池的研究现状

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1、第３０卷第６期世界科技研究与发展Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．６２００８年１２月６８８－６９３页ＷＯＲＬＤＳＣＩＴＥＣＨＲ＆ＤＤｅｃ．２００８ｐｐ．６８８－６９３多晶硅薄膜太阳能电池的研究现状吴斌汪建华满卫东熊礼威谢鹏孙蕾（武汉工程大学等离子体化学与新材料省重点实验室，武汉４３００７３）摘要：综述了各类太阳能电池的优缺点和研究应用现状，介绍了多晶硅薄膜太阳能电池的基本结构及制备工艺和多晶硅薄膜的各种不同制备方法及其优缺点，最后对多晶硅薄膜太阳能电池的研究及应用前景进行了展望。关键词：太阳能电池；多晶硅；薄膜中图分类号：Ｏ４８２．７

2、文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓｏｆＰｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｉｌｉｃｏｎＴｈｉｎｆｉｌｍＳｏｌａｒＣｅｌｌｓＷＵＢｉｎＷＡＮＧＪｉａｎｈｕａＭＡＮＷｅｉｄｏｎｇＸＩＯＮＧＬｉｗｅｉＸＩＥＰｅｎｇＳＵＮＬｅｉ（ＰｒｏｖｉｎｃｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｌａｓｍａＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌ，ＷｕｈａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７３）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｖｉｒｔｕｅｓ，ｆｌａｗｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏ

3、ｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｆａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｌａｒｃｅｌｌｓａｎｄｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｔｈｉｎｆｉｌｍｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐ

4、ｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｗｅｒｅｏｕｔｌｏｏｋｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ；ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎ；ｔｈｉｎｆｉｌｍ电池成本低，但存在明显的晶粒界面和晶格错位等缺陷而导１引言致光电转化效率相对较低。目前ｃＳｉ和ｐＳｉ太阳能电池的能源和环境是二十一世纪面临的两个重大问题，据专家应用已经进入大规模发展阶段，然而，ｃＳｉ和ｐＳｉ太阳能电估算，以现在的能源消耗速度，可开采的石油资源将在几十池的成本因需

5、高纯Ｓｉ原材料而居高不下，其发展受到了一年后耗尽，煤炭资源也只能供应人类使用约２００年。太阳能定的限制。据报道ｃＳｉ太阳能电池最高光电转化效率已达电池作为可再生无污染能源，能很好地同时解决能源和环境［３］２４７％（理论最高光电转化效率为２５％）；Ｇｅｏｇｉａ采用磷两大难题，具有很广阔的发展前景。照射到地球上的太阳能吸杂和双层减反射膜技术，制备了光电转化效率为１８６％的非常巨大，大约４０ｍｉｎ照射到地球上的太阳能就足以满足全［４］ｐＳｉ太阳能电池；新南威尔士大学光伏中心采用类似［１］球人类一年的能量需求。因此，制备低

6、成本高光电转换效ＰＥＲＬ电池技术，制备了光电转化效率为１９８％的ｐＳｉ太阳率的太阳能电池不仅具有广阔的前景，而且也是时代所需。能电池［５］；中国能源网报道，德国弗劳恩霍夫协会科研人员于２００４年采用新技术，在世界上率先使ｐＳｉ太阳能电池的２太阳能电池的种类光电转换效率突破２０％大关，达到２０３％。太阳能电池种类繁多，主要有硅太阳能电池、聚光太阳２．１．２薄膜硅太阳能电池能电池、无机化合物薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池、薄膜硅太阳能电池（硅膜厚约５０μｍ）的出现，相对晶体纳米晶薄膜太阳能电池和叠层太阳能电池等几大

7、类。硅太阳能电池，所用的硅材料大幅度减少，很大程度上降低２．１硅太阳能电池了晶体硅太阳能电池的成本。薄膜硅太阳能电池主要有非目前，硅太阳能电池占太阳能电池的绝大部分晶硅（ａＳｉ）、微晶硅（μｃＳｉ）和多晶硅（ｐＳｉ）薄膜太阳能电［２］（９４％），根据硅片厚度的不同，可分为晶体硅太阳能电池池，前两者有光致衰退效应，其中μｃＳｉ薄膜太阳能电池光致和薄膜硅太阳能电池两大类。衰退效应相对较弱但μｃＳｉ薄膜沉积速率低（仅１２ｎｍ／２．１．１晶体硅太阳能电池［６］ｓ），光致衰退效应致使其性能不稳定，发展受到一定的限晶体硅太

8、阳能电池有单晶硅（ｃＳｉ）和多晶硅（ｐＳｉ）太阳制，而后者则无光致衰退效应问题，因此是硅系太阳能电池能电池两类，最早出现的是利用切片技术（硅片厚度约０５［７］的发展方向。日本三菱公司在石英（ＳｉＯ２）衬底上制备的ｍｍ）制备的ｃＳｉ太阳能电池，而后带状硅技术的出现，避免多晶硅薄膜太阳能电池的光电转