晶体硅太阳能电池

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1、上海大学2011～2012学年秋季学期研究生课程小论文课程名称：微电子材料物理与化学课程编号：101202907论文题目:晶体硅太阳能电池研究生姓名:信恩龙学号:11721571论文评语:成绩:任课教师:评阅日期:单晶硅太阳能电池摘要21世纪以来，全球范围内的传统能源迅速短缺和环境污染日益严重，这两个问题成为了制约经济发展的主要问题。太阳能作为一种清洁、无污染的新能源，早已走进了人们的视野，太阳能发电及光伏产业近来受到了人们的高度重视。本文以单晶硅太阳能电池为主体，由单晶太阳能电池的发展历程出发，列举了不同时间不同设计生产方式生产的单晶硅太阳能电池的原理、结构、生产工艺、优缺

2、点、及其转化效率和当前研究热点等方面内容，并对太阳能电池今后一段时间的发展做了展望。AbstractThetraditionalenergyshortageandenvironmentalpollutionbecomeseriousincreasinglyfromthe21century.Thetwoproblemsturnintotheprincipalmatterswhichcanrestricttheeconomicadvance.Solarenergysourcewasintotheeyeshotofpeopleasakindofclean、nonpolluting、

3、newenergyresource.Inthispaper,singlecrystalsiliconsolarcellsasthemainsingle-crystalsolarcellsbytheprocessofstartingthedevelopment,citingthedifferenttimesindifferentdesignandproductionofsiliconsolarcellsproducedtheprinciple,structure,productiontechnology,advantagesanddisadvantages,andtheconv

4、ersionefficiencyandotheraspectsofthecurrentresearchfocus,andsolarcellsforsometimetodotheprospectsofdevelopment.一、引言太阳能电池是最早的半导体功能器件，也是最清洁的可再生资源。早在19世纪80年代[1]，便出现了第一块薄膜硒电池，然而这些早期的器件和30年代流行的氧化亚铜器件一样，没有足够的发电效率，只能用于大面积的光电探测方面。20世纪50年代单晶硅技术的进展才使得在能量转换领域的应用成为可能[2]。虽然取得了一些进展，但是太阳能电池仍然太贵。50年代末硅太阳能电

5、池在空间飞行器上的应用推动了太阳能电池的发展，形成了小型的产业规模以满足空间飞行器上用电池的需求[3]。由于产品的增加和工艺的改进，近三十年来地面上使用的太阳能电池的成本大幅度下降。随着对一系列薄膜电池的研究，成本得以进一步降低，可以预计，未来将会有更广泛的应用。除了在小型远程供电领域的应用外，太阳能电池在大面积应用领域的竞争力日益增强。例如太阳光电资源在住宅区的应用就具有诱人的前景[4]。特别是在全球气候变暖、人类生态环境恶化、常规能源短缺并造成环境污染的形势下，可持续发展战略普遍被世界各国接受。光伏能源以其具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的相对广泛性和充足性、长寿命以

6、及免维护性等其它常规能源所不具备的优点，被认为是二十一世纪最重要的新能源[5]。太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位[6]。本文将主要介绍晶体硅太阳能电池的发展过程，提高电池转换效率的设计和当前的研究方向等[7]。二、单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池,是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池，是当前开发得最快的一种太阳能电池，在整个硅系列太阳能电池中，它的太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，产品已广泛用于

7、空间和地面[10]。高性能的单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电池工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺[8][9]。太阳能电池工作原理是基于半导体p-n结的光生伏特效应。即太阳光或其它光照射半导体p-n结时，就会在p-n结的两边出现电压，叫做光生电压[11]。1、概述太阳电池是将太阳能转变成电能的半导体器件