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1、晶体硅太阳电池及材料doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。晶体硅太阳电池及材料引言1839年,法国Becqueral第一次在化学电池中观察到光伏效应.1876年,在固态硒(Se)的系统中也观察到了光伏效应,随后开发出Se/CuO光电池.有关硅光电他的报道出现于1941年.贝尔实验室Chapin等人1954年开发出效率为6%的单晶硅光电池,现代硅太阳电池时代从此开始.硅太阳电他于1958年首先在航天器上得到应用.在随后10多年里,硅太阳电池在空间应用不断扩大,工艺不断改进,电他设计逐步定型.这是硅太阳电池发展的第一个时期.第二个时期开始于70年代初
2、,在这个时期背表面场,细栅金属化,浅结表面扩散和表面织构化开始引人到电池的制造工艺中,太阳电池转换效率有了较大提高.与此同时,硅太阳电池开始在地面应用,而且不断扩大,到70年代未地面用太阳电池产量已经超过空间电池产量,并促使成本不断降低.80年代初,硅太阳电他进入快速发展的第三个时期.这个时期的主要特征是把表面钝化技术,降低接触复合效应,后处理提高载流子寿命,改进陷光效应引入到电他的制造工艺中.以各种高效电池为代表,电池效率大幅度提高,商业化生产成本进一步降低,应用不断扩大.在太阳电他的整个发展历程中,先后出现过各种不同结构的电池,如肖特基(Ms)电池,M1S电池,MINP电他;异质结电池(
3、如ITO(n)/Si(p),a-Si/c-Si,Ge/Si)等,其中同质p-n结电池结构自始至终占主导地位,其它结构对太阳电他的发展也有重要影响.以材料区分,有晶硅电池,非晶硅薄膜电池,铜钢硒(CIS)电池,磅化镐(CdTe)电池,砷化稼电他等,而以晶硅电池为主导,由于硅是地球上储量第二大元素,作为半导体材料,人们对它研究得最多,技术最成熟,而且晶硅性能稳定,无毒,因此成为太阳电池研究开发,生产和应用中的主体材料.1晶硅电他的技术发展晶硅电池在70年代初引入地面应用.在石油危机和降低成本的推动下,太阳电池开始了一个蓬勃发展时期,这个时期不但出现了许多新型电池,而且引入许多新技术.例如:(1)
4、背表面电场(BSF)电池——在电他的背面接触区引入同型重掺杂区,由于改进了接触区附近的收集性能而增加电他的短路电流;背场的作用可以降低饱和电流,从而改善开路电压,提高电池效率.(2)紫光电他一一这种电池最早(1972)是为通信卫星开发的.因其浅结(0.1一0.2m)密栅(30/cm),减反射(Ta2O5—短波透过好)而获得高效率.在一段时间里,浅结被认为是高效的关键技术之一而被采用.(3)表面织构化电池——也称绒面电池,(1974)最早也是为通讯卫星开发的.AM0时电池效率η≥15%,其AMI时η>18%.这种技术后来被高效电他和工业化电池普遍采用.(4)异质结太阳电池——即不同半导体材料在
5、一起形成的太阳电池J瞩SnO/Si,In20/Si,(1n203十SnO2/Si电池等.由于SnO2,In2O3,(In2O3+SnO2)等带隙宽,透光性好,制作电池工艺简单,曾引起许多研究者的兴趣.目前因效率不高等问题研究者已不多,但SnO2,In2O3,(1n2O3+SnO2)是许多薄膜电他的重要构成部分,作收集电流和窗口材料用.(5)M1S电池——是肖特基(MS)电他的改型,即在金属和半导体之间加入1.5一3.0nm绝缘层,使MS电池中多子支配暗电流的情况得到抑制,而变成少子隧穿决定暗电流,与pn结类似.其中i层起到减少表面复合的作用.经过改进的M1S电池正面有20一40m的SiO2膜
6、,在膜上真空蒸发金属栅线,整个表面再沉积SiN薄膜.SiN薄膜的作用是:①保护电池,增加耐候性;②作为减反射层(ARC);降低薄膜复合速度:①在p-型半导体一侧产生一个n型导电反型层.对效率产生决定性影响的是在介电层中使用了银.该电池优点是工艺简单,但反型层的薄层电阻太高.(6)MINP电池——可以把这种电池看作是M1S电池和p一n结的结合,其中氧化层对表面和晶界复合1.1地面应用推动各种新型电池的出现和发展起抑制作用.这种电池对后来的高效电池起到过渡作用.(7)聚光电池——聚光电他的特点是电池面积小,从而可以降低成本,同时在高光强下可以提高电池开路电压,从而提高转换效率,因此聚光电池一直受
7、到重视.比较典型的聚光电池是斯但福大学的点接触聚电池,其结构与非聚光点接触电池结构相同,不同处是采用200Ωcm高阻n型材料并使电池厚度降低到100一160tLm,使体内复合进一步降低.这种电池在140个太阳下转换效率达到26.5%.1.2晶硅太阳电池向高效化和薄膜化方向发展晶硅电池在过去20年里有了很大发展,许多新技术的采用和引入使太阳电池效率有了很大提高.在早期的硅电池研究中,人们探索各种各样的电池结构和
