晶体硅太阳能电池技术发展方向.ppt

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1、晶体硅太阳能电池技术发展方向李红波太阳能电池的分类Page2硅成为太阳电池的主体材料地球上储量第二大元素性能稳定无毒研究得最多，技术最成熟Page3晶体硅太阳能电池发展简史1839年法国科学家贝克雷尔，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差，光伏效应1954年美国科学家恰宾和皮尔松，美国贝尔实验室，首次制成实用单晶硅太阳能电池（效率为6％）。1958年硅太阳能电池首先在航天器上得到应用。20世纪70年代硅太阳电池开始在地面应用。到70年代末地面用太阳能电池产量己经超过空间电池产量，并促使成本不断降低。80年代初至今硅太阳能电池进入快速发展，开发的电池效率

2、大幅度提高，商业化生产成本进一步降低，应用不断扩大。晶体硅太阳能电池的新技术钝化技术热氧化SiO2钝化，氢钝化，a-Si钝化等陷光技术表面织构化技术，减反射技术背表面场技术背场可以降低饱和电流，改善开路电压，提高电池效率。MINP电池MIS电池和p－n结的结合，对后来的高效电池起到过渡作用聚光电池电池面积小，从而可以降低成本，一直受到重视绒面技术被高效电池和工业化电池普遍采用异质结技术如SnO2/Si、In203/Si、ITO/Si等MIS电池肖特基（MS）电池的改型分析下表的内容得出以下结论：要将电池的生产成本降低到1美元/WP以下，电池的转换效率必须要高

3、于18%，并要求生产成本低、生产能力高。350（$/m2）300（$/m2）250（$/m2）200（$/m2）150（$/m2）10%$3.5$3.0$2.5$2.0$1.512%$3.0$2.5$2.08$1.67$1.2515%$2.33$2.0$2.0$1.33$1.018%$2.05$1.67$1.67$1.11$0.83成本效率晶体硅太阳能电池的发展趋势Page6晶体硅太阳能电池的发展趋势两个主要因素1、提高转换效率2、降低成本发展趋势：1、高效化2、薄片化日本NEDO晶体硅太阳能电池至2010年的技术开发目标:超薄型超高效率电池的开发寿命30年

4、的实现原料问题的解决低成本化的实现澳大利亚新南威尔士大学研发钝化发射区和背面局部扩散（PERL）单晶硅电池＝24.7%单晶硅高效化：PERL电池PERL电池有七个工艺特点（目前制造实验室高效电池的主要技术之一）1、表面采用倒金字塔结构，减小光在前表面反射2、硅表面磷掺杂的浓度较低，减少表面的复合，避免表面“死层”3、电极下面局部采用高浓度扩散，减小电极区复合，形成好的欧姆接触4、表面电极很窄，电极间距变窄，遮光面积降低，减少横向导电电阻的损失；5、电极采用更匹配的金属如钛、钯、银金属组合以进一步减小电极与硅的接触电阻；6、电池的前后表面采用SiO2和点接触

5、的方法以减少电池的表面复合；7、利用两层减反射膜将前表面反射降到最低。制造过程相当烦琐，涉及到多道光刻工艺，工艺高，很难应用于大规模工业生产。单晶硅高效化：PERL电池单晶硅高效化：PPC电池斯坦福大学研发背面点接触（PCC）电池＝22.3％PPC电池特点1、正负电极在同一面，没有栅线阴影损失2、TCA生长氧化层钝化电池正反面3、正面光刻制成的金字塔（绒面）结构4、背面的发射区被设计成点状，50m间距，10m扩散区，5μm接触孔径5、基区也设计成点状，减小背面复合6、衬底n型低阻材料，表面及体内复合低7、衬底减薄到约100m，减小体内复合。单晶硅高效

6、化：LBSF电池德国Fraunhofer研究所研发深结局部背场（LBSF）电池2cm×2cm电池效率达到＝23.3%LBSF电池特点（与PERL类似）1、TCA生长氧化层钝化电池正反面2、正面光刻制成的金字塔（绒面）结构3、背面硼扩散一般造成高表面复合4、局部铝扩散制作电池的表面接触◆该电池完全采用背电极接触方式，正负极交叉排列在背面，前表面没有任何遮挡，p-n结位于背面。最初最高效率可以达到23％，但是成本很高，只是满足一些特殊需要，如太阳能飞机和太阳能汽车等。为了降低成本、扩大市场，在美国塞浦路斯半导体公司帮助下，Sunpower公司做了大量的研究，终

7、于推出了低成本高效太阳电池A-300，效率为20.0％以上。单晶硅高效化：BIB电池美国Sunpower公司研发双面指叉背接触（BifacialInterdigitatedBack-contact）太阳电池效率达到20%以上◆激光刻槽埋栅电池新南威尔士大学北京太阳能研究所＝19.6%＝18.6%晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化这个电池结构的特点是表面电极通过化学镀埋在硅衬底的沟槽里，电极与沟槽接触部位采用重掺杂，表面的其它地方进行淡磷扩散。埋栅电池具有高效的原因是：（1）绒面、减反射膜和背面反射器的结合使太阳光充分被利用；（2）栅指电极只占电池表面

8、积2～4％，遮光率很小，提高短路电流密度；（3）栅指