太阳能电池分为单晶硅太阳电池（巩固耐用，利用寿命普通可达 20 年。光电转换服从为 15％。）多晶硅太阳电池（其光电转换服从 约 14.5％，质料制作烦琐，节省电耗，总的消费本钱较低非晶硅太阳 电池。）非晶硅太阳能电池（其光电转换率为 10%，本钱低，重量轻， 使用便利。）

　　太阳能不象煤和石油一样用交通东西进交运输，而是使用光学道理， 经由过程光的反射和折射停止间接传输，大概将太阳能转换成情势的 能量停止直接传输。 间接传输合用于较短间隔。根本上有三种办法：

　　根本上有三种办法：经由过程反射镜及光学元件组合，改动阳光 的传布标的目的，到达用能所在；经由过程光导纤维，能够将入射在其一真个 阳光传输到另外一端，传输光阴导纤维可随便蜿蜒；接纳外表镀有高反

　　射涂层的光导管，经由过程反射能够将阳光导入室内。直接传输合用于各 种差别间隔。将太阳能转换为热能，经由过程热管可将太阳能传输到室内； 将太阳能转换为氢能或载能化学质料，经由过程车辆或管道等可运送 到用能所在；空间电站将太阳能转换为电能，经由过程微波或激光将电能 传输到空中。

　　太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子经由过程半导体物资改变为电 能的历程，凡是叫做光生伏打效应”,太阳电池就是操纵这类效应制成 的。

　　当太阳光映照到半导体上时，此中一部门被外表反射掉，其他部 分被半导体吸取或透过。被吸取的光，固然有一些酿成热，另外一些光 子则同构成半导体的原子价电子碰撞，因而发生电子-空穴对。如许， 光能就以发生电子-空穴对的情势改变为电能、假如半导体内存在 Pn 结，则在 P 型和 n 型接壤面双方构成势垒电场，能将电子驱向 n 区， 空穴驱向 P 区，从而使得 n 区有多余的电子，P 区有多余的空穴，在 P-n 结四周构成与势垒电场标的目的相反光的生电场。光生电场的一部门 除抵销势垒电场外，还使 P 型层带正电，n 型层带负电，在 n 区与 p 区之间的薄层发生所谓光生伏打电动势。若别离在 P 型层和 n 型层焊 上金属引线，接通负载，则外电路便有电流经由过程。云云构成的一个个 电池元件，把它们串连、并联起来，就可以发生必然的电压和电流，输 出功率。

　　第二步：操纵自然染料为二氧化钛着色 如图所示，把新颖的或冰冻的黑梅、山梅、石榴籽或红茶，加一 汤勺的水并停止挤压，然后把二氧化钛膜放出来停止着色，约莫需求 5 分钟，直到膜层酿成深紫色，假如膜层两面着色的不服均，能够再 放出来浸泡 5 分钟，然后用乙醇冲刷，并用柔嫩的纸悄悄地擦干。

　　由染料着色的 TiO2 为电子流出的一极（即负极）。正电极可由导 电玻璃的导电面（涂有导电的 SnO2 膜层）组成，操纵一个简朴的万 用表就可以够判定玻璃的哪一面是能够导电的，操纵手指也能够做出判 断，导电面较为粗拙。如图所示，把非导电面标上‘’，然后用铅笔

　　第四步：参加电解质 操纵含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质，它次要用于复原 和再生染料。如图所示，在二氧化钛膜外表上滴加一到两滴电解质即

　　第五步：组装电池 把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到两滴含 碘和碘离子的电解质，乐健体育app然后把正电极的导电面朝下压在二氧化钛膜 上。把两片玻璃略微错开，用两个夹子把电池夹住，两片玻璃表露在 里面的部门用以毗连导线。如许，你的太阳能电池就做成了。

　　尽人皆知，操纵太阳能有很多长处，光伏发电将为人类供给次要 的能源，但今朝来说，要使太阳能发电具有较大的市场，被广阔的消 费者承受，进步太阳能电池的光电转换服从，低落消费本钱该当是我 们寻求的最大目的。从今朝国际太阳能电池的开展历程能够看出其发 展趋向为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜质料（包罗微晶硅基薄膜、 化合物基薄膜及染料薄膜）。从产业化开展来看，重心已由单晶向多 晶标的目的开展，次要缘故原由为: [1]可供给太阳能电池的头尾料越来越少； [2]对太阳能电池来说，方形基片更合算，经由过程浇铸法和间接凝固法所 得到的多晶硅可间接得到方形质料；[3]多晶硅的消费工艺不竭获得进

　　展，全主动浇铸炉每消费周期（50 小时）可消费 200 千克以上的硅 锭，晶粒的尺寸到达厘米级；[4]因为近十年单晶硅工艺的研讨与开展 很快，此中工艺也被使用于多晶硅电池的消费，比方挑选腐化发射结、 背外表场、腐化绒面、外表和体钝化、细金属栅电极，接纳丝网印刷 手艺可以使栅电极的宽度低落到 50 微米，高度到达 15 微米以上，快速 热退火手艺用于多晶硅的消费可大大收缩工艺工夫，单片热工序工夫 可在一分钟以内完成，接纳该工艺在 100 平方厘米的多晶硅片上作出 的电池转换服从超越 14％。据报导，今朝在 50～60 微米多晶硅衬底 上建造的电池服从超越 16％，操纵机器刻槽、丝网印刷手艺在 100 平方厘米多晶上服从超越 17％，无机器刻槽在一样面积上服从到达 1 6％，接纳埋栅构造，机器刻槽在 130 平方厘米的多晶上电池服从达

　　尝试室手艺凡是不思索电池建造的本钱和能否能够大范围化消费，仅 仅研讨到达最高服从的办法和路子，供给特定质料和工艺所可以到达

　　关于光吸取次要是： （1）低落外表反射； （2）改动光在电池体内的途径； （3）接纳后背反射。 关于单晶硅，使用各向同性化学腐化的办法可在（100）外表建造金 字塔状的绒面构造，低落外表光反射。但多晶硅晶向偏离（100）面， 接纳上面的办法没法作出平均的绒面，今朝接纳以下办法:

　　[1]激光刻槽 用激光刻槽的办法可在多晶硅外表建造倒金字塔构造，在 500～900 nm 光谱范畴内，反射率为 4～6％，与外表建造双层减反射膜相称， 而在（100）面单晶硅化学建造绒面的反射率为 11％。用激光建造绒 面比在滑腻面镀双层减反射膜层（ZnS/MgF2）电池的短路电流要提 高 4％阁下，此次要是长波光（波长大于 800nm）斜射进入电池的原 因。激光建造绒面存在的成绩是在刻蚀中，外表形成毁伤同时引入一 些杂质，要经由过程化学处置去除外表毁伤层。该办法所作的太阳电池通 常短路电流较高，但开路电压不太高，次要缘故原由是电池外表积增长，

　　使用掩膜（Si3N4 或 SiO2）各向同性腐化，腐化液可为酸性腐化液， 也可为浓度较高的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，该办法没法构成各向异 性腐化所构成的那种尖锥状构造。据报导，该办法所构成的绒面临 7 00～1030 微米光谱范畴有较着的减反射感化。但掩膜层普通要在较 高的温度下构成，惹起多晶硅质料机能降落，出格对证量较低的多晶 质料，少子寿命收缩。使用该工艺在 225cm2 的多晶硅上所作电池的

　　该办法为一种无掩膜腐化工艺，所构成的绒面反射率出格低，在 45 0～1000 微米光谱范畴的反射率可小于 2％。仅从光学的角度来看， 是一种幻想的办法，但存在的成绩是硅外表毁伤严峻，电池的开路电

　　关于高效太阳电池，最经常使用和最有用的办法是蒸镀 ZnS/MgF2 双层减 反射膜，其最好厚度取决于上面氧化层的厚度和电池外表的特性，例 如，外表是滑腻面仍是绒面，减反射工艺也有蒸镀 Ta2O5, PECVD 沉

　　在高效电池的建造中，金属化电极必需与电池的设想参数，如外表掺 杂浓度、PN 结深，金属质料相婚配。尝试室电池普通面积比力小（面 积小于 4cm2），以是需求细金属栅线 微米），普通接纳的 办法为光刻、电子束蒸发、电子镀。产业化大消费中也利用电镀工艺，

　　凡是，使用正胶剥离工艺，蒸镀 Ti/Pa/Ag 多层金属电极，要减小金 属电极所惹起的串连电阻，常常需求金属层比力厚（8～10 微米）， 缺陷是电子束蒸发形成硅外表/钝化层介面毁伤，使外表复合进步。 因而，工艺中，接纳短时蒸发 Ti/Pa 层，在蒸发银层的工艺。另外一个 成绩是金属与硅打仗面较大时，势必招致少子复合速率进步，工艺中， 接纳了地道结打仗的办法，在硅和金属成间构成一个较薄的氧化层 （普通厚度为 20 微米阁下）应勤奋函数较低的金属(如钛等)可在硅表 面感到一个不变的电子积聚层(也可引入牢固正电荷加深反型)。别的 一种办法是在钝化层上开出小窗口（小于 2 微米），再淀积较宽的金 属栅线 微米），构成 mushroom—like 状电极，用该办法 在 4cm2 Mc-Si 上电池的转换服从到达 17.3％。今朝，在机器刻槽表

　　关于高效太阳能电池，发射区的构成普通接纳挑选分散，在金属电极 下方构成重杂质地区而在电极间完成浅浓度分散，发射区的浅浓度扩 散即加强了电池对蓝光的呼应，又使硅外表易于钝化。分散的办法有 两步分散工艺、分散加腐化工艺和埋葬分散工艺，今朝接纳挑选分散， 150mm×150mm 电池转换服从到达 16.4%，n、n地区的外表方

　　关于 Mc-Si 质料，扩磷吸杂对电池的影响获得普遍的研讨，较长工夫 的磷吸杂历程（普通 3～4 小时），可以使一些 Mc-Si 的少子分散长度 进步两个数目级。在对衬底浓度对吸杂效应的研讨中发明，即使对高 浓度的衬第质料，经吸杂也可以得到较大的少子分散长度（大于 200

　　在 Mc-Si 电池中，背 pp 结由平均分散铝或硼构成，硼源通常是 BN、 BBr、APCVD SiO2：B2O8 等，铝分散为蒸发或丝网印刷铝，800 度 下烧结所完成，对铝吸杂的感化也展开了大批的研讨，与磷分散吸杂 差别，铝吸杂在相对较低的温度下停止。此中体缺点也到场了杂质的 消融和堆积，而在较高温度下，堆积的杂质易于消融进入硅中，对 M c-Si 发生倒霉的影响。到今朝为至，地区背场已使用于单晶硅电池工

　　[3]双面 Mc-Si 电池 Mc-Si 双面电池其正面为通例构造，后背为 N＋和 P＋互相穿插的结 构，如许，正面光照发生的但位于后背四周的光生少子可由背电极有 效吸取。背电极作为对正面电极的有用弥补，也作为一个自力的栽流 子搜集器对后背光照和散射光发生感化，据报导，在 AM1.5 前提下，

　　转换服从超越 19％。 1.4 外表和体钝化手艺 关于 Mc-Si，因存在较高的晶界、点缺点（空位、填隙原子、金属杂 质、氧、氮及他们的复合物）对质料外表和体内缺点的钝化尤其主要， 除前面提到的吸杂手艺外，钝化工艺有多种办法，经由过程热氧化使硅悬 挂键饱和是一种比力经常使用的办法，可以使 Si-SiO2 界面的复合速率大大 降落，其钝化结果取决于发射区的外表浓度、界面态密度和电子、空 穴的浮获截面，在氢氛围中退火可以使钝化结果愈加较着。接纳 PECV D 淀积氮化硅近期正面非常有用，由于在成膜的过程当中具有加氢的效 果，该工艺也可以使用于范围化消费中，使用 Remote PECVD Si3N4 可以使外表复合速率小于 20cm/s。

　　太阳电池从研讨室走向工场，尝试研讨走向范围化消费是其开展的道 路，以是可以到达产业化消费的特性该当是： [1]电池的建造工艺可以满意流水线]可以大范围、当代化消费； [3]到达高效、低本钱。

　　固然，其次要目的是低落太阳电池的消费本钱，今朝多晶硅电池的主 要开展标的目的朝着大面积、薄衬底，比方，市场上可见到 125mm×125 mm、150mm×150mm 以至更大范围的单片电池，厚度从本来的 30 0 微米减小到今朝的 250、200 及 200 微米以下，服从获得大幅度的 进步。日本京磁（Kyocera）公司 150mm×150mm 的电池小批量生 产的光电转换服从到达 17.1%，该公司 1998 年的消费量到达 25.4MW。

　　丝网印刷及其相干手艺 多晶硅电池的范围化消费中普遍利用了丝网印刷工艺，该工艺可用于 分散源的印刷、正面金属电极、背打仗电极，减反射膜层等，跟着丝 网质料的改进和工艺程度的进步，丝网印刷工艺在太阳电池的消费中

　　操纵丝网印刷构成 PN 结，替代通例的管式炉分散工艺。普通在多晶 硅的正面印刷含磷的浆料、在背面印刷含铝的金属浆料，印刷完成后， 分散可在网带炉中完成（凡是温度在 900 度），如许，印刷、烘干、 分散可构成持续性消费。丝网印刷分散手艺所构成的发射区凡是外表 浓度比力高，则外表光生载流子复合较大，为了克制这一缺陷，工艺 上接纳了上面的挑选发射区工艺手艺，使电池的转换服从获得进一步

　　在多晶硅电池的分散工艺中，挑选发射区手艺分为部分腐化或两步扩 散法。部分腐化为用干法（比方反响离子腐化）或化学腐化的办法， 将金属电极之间地区的重分散层腐化掉。最后，Solarex 使用反响离 子腐化的办法在统一台装备中，先用大反响功率腐化掉金属电极间的 重搀杂层，再用小功率堆积一层氮化硅薄膜，该膜层阐扬减反射和电 池外表钝化的两重感化。在 100cm2 的多晶上作出转换服从超越 13％ 的电池。在一样面积上，使用两部门散法，未作机器绒面的状况下转

　　背 PN 结凡是由丝网印刷 A 浆料并在网带炉中热退火后构成，该工艺 在构成背外表结的同时，对多晶硅中的杂质具有优良的吸除感化，铝 吸杂历程普通在高温区段完成，丈量成果表白吸杂感化可以使前道高温

　　在范围化消费中，丝网印刷工艺与真空蒸发、金属电镀等工艺比拟， 更具有劣势，在今朝的工艺中，正面的印刷质料遍及选用含银的浆料， 其次要缘故原由是银具有优良的导电性、可焊性和在硅中的低分散机能。 经丝网印刷、退火所构成的金属层的导机电能取决于浆料的化学成 份、玻璃体的含量、丝网的粗糟度、烧结前提和丝网版的厚度。八十 年度初，丝网印刷具有一些缺点：ⅰ）如栅线 微米；ⅱ）形成遮光较大，电池添补因子较低；ⅲ）分歧适外表 钝化，次要是外表分散浓度较高，不然打仗电阻较大。今朝用先辈的 办法可丝网印出线 微米的栅线 微米，方块电阻 为 2.5～4mΩ，该参数可满意高效电池的请求。有人在 150mm×150 mm 的 Mc-Si 上对丝网印刷电极和蒸发电极所作太阳电池停止了比

　　多晶硅电池的建造工艺不竭向前开展，包管了电池的服从不竭进步， 本钱降落。跟着对质料、器件物理、光学特征熟悉的加深，招致电池 的构造更趋公道，尝试室程度和产业化大消费的间隔不竭减少。丝网 印刷和埋栅工艺为高效、低本钱电池阐扬了次要感化，高效 Mc-Si

　　电池组件已大批进入市场，今朝的研讨正努力于新性薄膜构造、便宜 衬底上的电池等，面临用户，我们需求作的事情是完成更多量量的、