太阳能电池种类

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1、第四章太阳能电池的种类太阳能电池是利用半导体的光生伏特效应，许多材料都可以用来做太阳能电池，因而太阳能电池的种类很多。一般希望太阳能电池具有以下特性：•转换效率高；•制造能耗少；•制造成本低；•原材料丰富；•电池使用寿命长；•无公害；下面就主要的几种太阳能电池进行介绍，包括它们的制备、结构和特点。一、单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池的特点：•作为原料的硅材料在地壳中含量丰富，对环境基本上没有影响。•单晶制备以及pn结的制备都有成熟的集成电路工艺作保证。•硅的密度低，材料轻。即使是50µm以下厚度的薄板也有很好的强度。•与多晶硅、非晶硅比

2、较，转换效率高。•电池工作稳定，已实际用于人造卫星等方面，并且可以保证20年以上的工作寿命。单晶硅太阳能电池因为资源丰富，转换效率高，所以是现在开发得最快的太阳能电池。但因其制造工艺复杂，需消耗大量的能源，所以有成本高，能源回收周期长的缺点。制造太阳能电池所需的能量能源回收期=太阳能电池一年产生的电能1、如何制备单晶硅材料Togetsiliconinsingle-crystalstate,wefirstmeltthehigh-puritysilicon.Wethencauseittoreformveryslowlyincontactwi

3、thasinglecrystal"seed."Thesiliconadaptstothepatternofthesinglecrystalseedasitcoolsandsolidifiesgradually.Notsuprisingly,becausewestartfroma"seed,"thisprocessiscalled"growing"anewingotofsingle-crystalsiliconoutofthemoltensilicon.Severalspecificprocessescanbeusedtoaccompli

4、shthis.ThemostestablishedanddependablemeansaretheCzochralskimethodandthefloating-zone(FZ)technique.CzochralskiprocessThemostwidelyusedtechniqueformakingsingle-crystalsiliconistheCzochralskiprocess.IntheCzochralskiprocess,seedofsingle-crystalsiliconcontactsthetopofmoltens

5、ilicon.Astheseedisslowlyraised,atomsofthemoltensiliconsolidifyinthepatternoftheseedandextendthesingle-crystalstructure.2、单晶硅太阳能电池的制备过程在得到硅单晶片后，就可以开始制备太阳能电池。其中pn结的形成可采用POCl的气3相扩散法，TiO或SiO、PO的涂敷扩散法2225以及直接掺杂P+的离子注入法等。由于其制造过程复杂、电能耗费大，所以成本较高，目前正在研究用自动化、连续化使成本下降。3、高效率硅太阳能电池的发

6、展四十多年来进行的大量的基本理论和实验的研究工作，把单晶硅太阳能电池的效率从6%提高到24%左右，正如前面的曲线所表明的，在过去的十年中，硅太阳能电池的转换效率一直在稳步提高。对聚光硅太阳能电池的光电转换效率，在100个太阳聚光度下，已达到27.5%，使硅太阳能电池在空间应用与地面应用上仍然占有较重的地位。图中给出了几种高效率单晶硅太阳能电池的结构。下面我们来分别介绍一下提高光电池的重要技术方法。背电场太阳能电池为防止在衬底的背面附近由于载流子的复合引起效率的减少，在背面实现与衬底同类型的高浓度掺杂的太阳能电池。例如在p-Si衬底背面进

7、行铝合金掺杂，在背面形成p-p+高低结势垒，即存在背表面场。这就是上图(a)中所示的背电场太阳能电池，即(BackSurfaceField)BSF型太阳能电池。由于背面的高低结势垒与硅片正面形成的n+p结势垒方向一致，能够提高电池的开路电压；另外，高低结势垒对p区少子-电子有阻挡和反射作用，既减少了背表面之复合作用，又提高了pn结对光生少子的收集几率，也能提高电池的短路电流。同时，这种结构使太阳能电池对长波长光的灵敏度增大。如果太阳能电池的厚度超过100微米，由于背表面的复合作用不明显，因而没有必要利用BSF结构；但对于薄膜电池，BSF

8、效果就非常明显了。背电场技术是一项极为有效的措施，它对高电阻率（如10欧姆厘米）衬底的硅太阳能电池效率的提高更为明显。太阳能电池的转换效率可达15%-20%左右。紫外光太阳能电池紫外光太阳能电池是为了防止太