新能源发电技术2_太阳能光伏发电技术3

1、North China Electric Power University17-Dec-21李广凯李广凯 Email: 新能源发电技术新能源发电技术第第2章章 (3)电力工程系电力工程系Department of Electrical EngineeringNorth China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering22.2太阳能电池工作原理太阳能电池工作原理North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electri

2、cal Engineering32.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(11)v等效电路、输出功率和填充因数等效电路、输出功率和填充因数等效电路等效电路太阳能电池的太阳能电池的理想状态理想状态等效电路等效电路 理想状态理想状态：只有：只有IS C和和Id) 1(0AkTqUDeIINorth China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering42.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(12)v等效电路、输出功率和填充因数等效电路、输出功率和填充因数等效电路等效电路太阳能电池的太阳能电池的

3、实际状态实际状态等效电路等效电路 非理想状非理想状态：并联一态：并联一个旁路电流个旁路电流支路等效电支路等效电路路North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering52.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(13)v等效电路、输出功率和填充因数等效电路、输出功率和填充因数输出功率输出功率:流进负载的电流为流进负载的电流为I，负载端电压为，负载端电压为UshLsAkTIRUqLshDLRRRIeIIIIIIs)() 1()(0LshLsAkTIRUqLRRRRIeIIIUPs2)(

4、0)() 1(North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering62.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(14)v等效电路、输出功率和填充因数等效电路、输出功率和填充因数输出功率输出功率:流进负载的电流为流进负载的电流为I，负载端电压为，负载端电压为U太阳能电池的负载特性曲线（输出特性）太阳能电池的负载特性曲线（输出特性） MImUmAUocIscONorth China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Elect

5、rical Engineering72.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(15)v等效电路、输出功率和填充因数等效电路、输出功率和填充因数输出功率输出功率:流进负载的电流为流进负载的电流为I，负载端电压为，负载端电压为UPm= ImUm：最大输出功率最大输出功率M点：太阳能电池的最佳工作点或最大功率点点：太阳能电池的最佳工作点或最大功率点Im：最佳工作电流：最佳工作电流Um：最佳工作电压：最佳工作电压Rm:最佳负载电阻最佳负载电阻填充因数填充因数(FF)最大输出功率与（最大输出功率与（UocIsc）之比）之比四边形四边形O ImM Um与四边形与四边形O IscA Uoc面积之比面积之比

6、填充因数表征太阳能电池的优劣，一定光谱幅填充因数表征太阳能电池的优劣，一定光谱幅照度下，照度下，FF愈大，曲线愈方，输出功率愈高。愈大，曲线愈方，输出功率愈高。North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering82.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(16)v等效电路、输出功率和填充因数等效电路、输出功率和填充因数填充因数填充因数(FF)的相关因素的相关因素入射光谱辐照度入射光谱辐照度反向饱和电流反向饱和电流I0A因子因子串连电阻串连电阻Rs并联电阻并联电阻Rshscocmms

7、cocmIUIUIUPFFNorth China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering92.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(17)v 太阳能电池的效率太阳能电池的效率 效率效率 定义：太阳能电池受光照射时，输出电功率定义：太阳能电池受光照射时，输出电功率与入射光功率之比与入射光功率之比称为太阳能电池的效率，称为太阳能电池的效率，也称光电转换效率。也称光电转换效率。0)()()()(dhcAEIUFFFPAEIUFFFPAUIFFPAIUPAPtgscintgscintocscintm

8、mintmAt 太阳能电池总面积太阳能电池总面积Aa 有效面积有效面积Pin单位面积入射光功率单位面积入射光功率随温度升高太阳能电池效率下降随温度升高太阳能电池效率下降 North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering102.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(18)v太阳能电池的效率太阳能电池的效率硅太阳能电池的效率分析硅太阳能电池的效率分析美国普林斯理论效率：美国普林斯理论效率：21.7%1970年代华尔夫年代华尔夫20-22(AM0光光),后后25(AM1.0光光)No

9、rth China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering112.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(19)v1光的反射损失光的反射损失v2光的透射损失光的透射损失v3光的产生性损失光的产生性损失4N+区产生区产生7N+区前表面复合区前表面复合8N+区复合区复合5空间电荷区产生空间电荷区产生9空间电荷区复合空间电荷区复合6P区产生区产生10P区复合区复合11P区背表面复合区背表面复合North China Electric Power University电 力 工 程 系Departme

10、nt of Electrical Engineering122.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(20)v12势垒高度损失势垒高度损失v13结中产生声子或微等离子效应结中产生声子或微等离子效应14正向结电流正向结电流15少子复合少子复合17并联电阻损耗并联电阻损耗v16串联电阻损失串联电阻损失v18输出电能输出电能North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering132.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(21)v 主要的损失指标主要的损失指标 反射损失反射损失3% 长波

11、损失长波损失：波长大于：波长大于1.1m(hEg激发出光生载流子多余能量损激发出光生载流子多余能量损失，失，43% 光生空穴电子对在各区复合光生空穴电子对在各区复合。16% 光生载流子被光生载流子被P-N结分离时，产生结分离时，产生结区损失结区损失26.3% 串并联电阻损失，串并联电阻损失，3% 在最佳负载上得到的电功率，在最佳负载上得到的电功率，25%North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering142.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(22)v 影响效率的因素和提高效

12、率的途径影响效率的因素和提高效率的途径 提高太阳能电池的效率要提高：提高太阳能电池的效率要提高：Uoc,Isc和和FF 主要的影响因素有：基片材料、暗电流、高掺杂主要的影响因素有：基片材料、暗电流、高掺杂效应及串并联电阻的影响效应及串并联电阻的影响 暗电流暗电流 P-N节正向电流节正向电流JD 包括注入电流、复合电流和隧穿电流包括注入电流、复合电流和隧穿电流 隧穿电流与温度无关隧穿电流与温度无关 对于宽禁带材料或在低温、低光谱辐照度时对于宽禁带材料或在低温、低光谱辐照度时，注入电流的影响大，注入电流的影响大 对于窄禁带材料或在高温、高光谱幅照度时对于窄禁带材料或在高温、高光谱幅照度时，复合电流

13、更重要，复合电流更重要North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering152.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(23)v 影响效率的因素和提高效率的途径影响效率的因素和提高效率的途径 暗电流暗电流 一般太阳能电池的暗电流一般太阳能电池的暗电流JD=J0(eqU/AkT-1) 曲线因子曲线因子A与工艺有关与工艺有关,品质优良的电池中品质优良的电池中A=1,劣质的电池中可能会劣质的电池中可能会A 2 减小减小A因子办法因子办法: (1)减小空间电荷区的复合能减小空间电荷区的复合

14、能级级(2) 抑制高掺杂效应抑制高掺杂效应(3) 增加各区少子寿命增加各区少子寿命 (4)加强漂移场，减少表面复合等加强漂移场，减少表面复合等North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering162.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(24)v影响效率的因素和提高效率的途径影响效率的因素和提高效率的途径高掺杂效应高掺杂效应硅中杂质浓度高于硅中杂质浓度高于1018/cm3高掺杂引起禁带收缩，杂质不能全部电离和少高掺杂引起禁带收缩，杂质不能全部电离和少子寿命下降等叫高掺杂效应子寿命

15、下降等叫高掺杂效应LDLocIIqAkTUIIqAkTU000ln) 1ln(North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering172.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(25)v影响效率的因素和提高效率的途径影响效率的因素和提高效率的途径提高效率的途径提高效率的途径紫光电池：克服死层，提高蓝紫光响应紫光电池：克服死层，提高蓝紫光响应绒面电池：减少反射损失绒面电池：减少反射损失,增加光生载流子量；增加光生载流子量；增加增加P-N结面积结面积背表面的光子反射层：发射到达底面的红光

16、背表面的光子反射层：发射到达底面的红光优质减反射膜的选择优质减反射膜的选择退火和吸杂：提高少子寿命退火和吸杂：提高少子寿命正面高低结太阳能电池：附加结正面高低结太阳能电池：附加结理想化的太阳能电池模型：希望理想化的太阳能电池模型：希望25%的效率的效率North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering182.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(26)v太阳能电池的辐射损伤和耐辐射特性太阳能电池的辐射损伤和耐辐射特性辐射环境辐射环境地球磁场俘获的带电粒子，电子和质子地球磁场俘获的

17、带电粒子，电子和质子太阳耀斑质子太阳耀斑质子银河宇宙射线银河宇宙射线辐射损伤辐射损伤半导体受到高能粒子辐照后产生缺陷的情况半导体受到高能粒子辐照后产生缺陷的情况对材料减少了少子寿命对材料减少了少子寿命对太阳能电池减少基区寿命对太阳能电池减少基区寿命耐辐照性能耐辐照性能N-P电池优于电池优于P-N电池电池基体电阻率基体电阻率10 cm电池优于电池优于2 cm电池电池薄电池优于厚电池薄电池优于厚电池非背场电池优于背场电池非背场电池优于背场电池North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineer

18、ing192.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(27)v太阳能电池的辐射损伤和耐辐射特性太阳能电池的辐射损伤和耐辐射特性相对损伤系数相对损伤系数定义：某种类型与能量的一个全向粒子对带有一定面定义：某种类型与能量的一个全向粒子对带有一定面密度盖片太阳能电池的损伤相当于对无盖片电池产生相密度盖片太阳能电池的损伤相当于对无盖片电池产生相同损伤所需的单向垂直入射同损伤所需的单向垂直入射1.0MeV电子或电子或10MeV质子的质子的数量。数量。辐射损伤可以部分恢复辐射损伤可以部分恢复North China Electric Power University电 力 工 程 系Department o

19、f Electrical Engineering202.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(28)v硅太阳能电池的温度特性和光电特性硅太阳能电池的温度特性和光电特性开路电压随温度升高而下降开路电压随温度升高而下降短路电流随温度升高而升高短路电流随温度升高而升高输出功率随温度升高而下降输出功率随温度升高而下降太阳能电池温度特性和光电特性对空间应用重要太阳能电池温度特性和光电特性对空间应用重要North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering212.2.3同质结太阳能电池同质结太阳

20、能电池(29)v硅太阳能电池的温度特性和光电特性硅太阳能电池的温度特性和光电特性不同温度下对太阳能电池不同温度下对太阳能电池I-V曲线的影响曲线的影响 North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering222.2.3同质结太阳能电池同质结太阳能电池(30)v硅太阳能电池的温度特性和光电特性硅太阳能电池的温度特性和光电特性不同温度下对太阳能电池不同温度下对太阳能电池P-V曲线的影响曲线的影响North China Electric Power University电 力 工 程 系D

21、epartment of Electrical Engineering232.2.4肖特基结太阳能电池肖特基结太阳能电池(1)v 金属与半导体的功函数金属与半导体的功函数 CIS电池：电池：C导体，导体，I绝缘层，绝缘层，S半导体半导体 金属金属半导体半导体的的逸出功逸出功或或功函数功函数：一个初始能量：一个初始能量等于费米能级等于费米能级(EF)m的电子从金属体的电子从金属体半导体半导体内逸内逸出到真空出到真空(能级能级E0)所需要的最小能量所需要的最小能量Wm=E0-(EF)mWs=E0-(EF)s 功函数标志着电子被正离子吸引的强弱功函数标志着电子被正离子吸引的强弱金属金属名称名称AlN

22、iCuAgTiPtMn功函功函数数Wm4.285.514.654.264.335.654.1North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering242.2.4肖特基结太阳能电池肖特基结太阳能电池(2)v 金属半导体的接触势垒金属半导体的接触势垒 若功函数若功函数WmWs,费米能级费米能级(EF)s (EF)m 金属与半导体紧密接触时电子由半导体流向金属金属与半导体紧密接触时电子由半导体流向金属 出现由半导体指向金属的电场，直到电流平衡出现由半导体指向金属的电场，直到电流平衡 形成接触

23、电动势差形成接触电动势差qUD 金属与金属与N型半导体接触时，型半导体接触时，WmWs，在半导体表，在半导体表面形成表面势垒，为高电阻层又称阻挡层，反之面形成表面势垒，为高电阻层又称阻挡层，反之为反阻挡层为反阻挡层 金属与金属与P型半导体接触时，型半导体接触时，WsWm，在半导体表，在半导体表面形成表面势垒，为高电阻层又称阻挡层，反之面形成表面势垒，为高电阻层又称阻挡层，反之为反阻挡层。为反阻挡层。 这种金属与半导体形成的阻挡层叫这种金属与半导体形成的阻挡层叫肖特基势垒肖特基势垒North China Electric Power University电 力 工 程 系Department o

24、f Electrical Engineering252.2.4肖特基结太阳能电池肖特基结太阳能电池(3)v 肖特基势垒的正反向特性肖特基势垒的正反向特性 与与P-N结的正反向特性相似结的正反向特性相似 外加正向电压，形成正向电流外加正向电压，形成正向电流 外加反向电压，形成反向电流外加反向电压，形成反向电流 反向电流有一个饱和值反向电流有一个饱和值North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering262.2.4肖特基结太阳能电池肖特基结太阳能电池(4)v 实际的肖特基势垒实际的肖特

25、基势垒 表面态的影响表面态的影响 晶体硅表面上的一个硅原子只与三个硅原子晶体硅表面上的一个硅原子只与三个硅原子有共价键，存在一个未配对的价电子，称为有共价键，存在一个未配对的价电子，称为悬挂键。悬挂键。 悬挂键对应的能态叫表面态悬挂键对应的能态叫表面态 悬挂键可以与体内交换电子，形成表面势垒悬挂键可以与体内交换电子，形成表面势垒 表面态密度很高时，金属半导体接触势垒表面态密度很高时，金属半导体接触势垒与金属功函数及半导体掺杂度无关与金属功函数及半导体掺杂度无关 镜像力的影响镜像力的影响 离开金属表面的电子对金属中感应出的正电离开金属表面的电子对金属中感应出的正电荷的吸引力。荷的吸引力。Nort

26、h China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering272.2.4肖特基结太阳能电池肖特基结太阳能电池(5)v 实际的肖特基势垒实际的肖特基势垒 隧道效应的影响隧道效应的影响 能量低于势垒的电子也有一定几率穿过这个能量低于势垒的电子也有一定几率穿过这个势垒，势垒， 穿过的几率与电子能量和势垒厚度有关穿过的几率与电子能量和势垒厚度有关North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineerin

27、g282.2.4肖特基结太阳能电池肖特基结太阳能电池(6)v 肖特基太阳能电池的构造和工作原理肖特基太阳能电池的构造和工作原理 外形与外形与P-N结太阳能电池相同结太阳能电池相同 结构简单结构简单 在半导体表面敷一层透明金属层在半导体表面敷一层透明金属层 金属上金属电极金属上金属电极 半导体背表面覆盖金属底电极半导体背表面覆盖金属底电极 透明金属层上涂覆一层减反射膜透明金属层上涂覆一层减反射膜 光照后，产生由光照后，产生由金属指向半导体金属指向半导体的光生电压，肖的光生电压，肖特基电池的光生伏达效应特基电池的光生伏达效应 可以看作可以看作P+区掺杂浓度很高，宽度很小的区掺杂浓度很高，宽度很小的

28、P+结太结太阳能电池阳能电池North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering292.2.4肖特基结太阳能电池肖特基结太阳能电池(7)v 光电流、光电压和光电转换效率光电流、光电压和光电转换效率 光电流光电流 可以采用可以采用P-N结光电流公式，但是只需考虑结光电流公式，但是只需考虑耗耗尽区和基区尽区和基区的光电流即可：的光电流即可：IL=Ic+In 耗尽区就在半导体表面，紫光吸收好耗尽区就在半导体表面，紫光吸收好,无死层无死层 属多子器件属多子器件 其暗电流由半导体发射到金属的多

29、子贡献其暗电流由半导体发射到金属的多子贡献 其开路电压随基区浓度增加而减小其开路电压随基区浓度增加而减小 开路电压较低开路电压较低是肖特基电池的不足之处是肖特基电池的不足之处 光电压：金属指向半导体光电压：金属指向半导体) 1ln(sTLocIIqnkTU) 1(nkTqUsTDLoceIIINorth China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering302.2.4肖特基结太阳能电池肖特基结太阳能电池(8)v 光电流、光电压和光电转换效率光电流、光电压和光电转换效率 效率效率 可以沿用可以沿

30、用P-N结太阳能电池的分析方法和术语结太阳能电池的分析方法和术语 金属硅太阳能电池效率最多金属硅太阳能电池效率最多22% 金属砷化镓太阳能电池效率最多金属砷化镓太阳能电池效率最多25% 实际上，肖特基太阳能电池的效率一般比较实际上，肖特基太阳能电池的效率一般比较低低North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering312.2.4肖特基结太阳能电池肖特基结太阳能电池(9)v MOS或或MIS太阳能电池太阳能电池 在金属在金属M和半导体和半导体S之间夹进一层极薄的氧化物之间夹进一层极薄

31、的氧化物O或绝缘体或绝缘体S构成构成MOS或或MIS电池电池 具有比具有比MS肖特基太阳能电池更高的开路电压和肖特基太阳能电池更高的开路电压和转换效率转换效率North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering322.2.5异质结太阳能电池异质结太阳能电池(1)v异质结的构成及其能带图异质结的构成及其能带图形成半导体的两种材料不同：如硫化亚铜和硫化形成半导体的两种材料不同：如硫化亚铜和硫化镉，硅和磷化镓等镉，硅和磷化镓等突变结突变结:两种材料的过渡区只有几个原子层两种材料的过渡区只有

32、几个原子层(复合电复合电流流隧道电流隧道电流 异质结电池：隧道电流异质结电池：隧道电流复合电流复合电流扩散电流扩散电流（注入电流）（注入电流）North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering412.3太阳能电池制造工艺太阳能电池制造工艺North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering42v硅材料来源硅材料来源优质石英砂，也称硅砂，优质石英砂，也称硅砂，以大量的硅酸盐

33、矿和石以大量的硅酸盐矿和石英矿存在于自然界中英矿存在于自然界中硅砂（焦炭电炉）硅砂（焦炭电炉）硅铁硅铁(冶金铁冶金铁,含硅含硅97%-99%) 盐酸盐酸 三氯氢硅三氯氢硅(CH4硅烷硅烷) 还原氢气还原氢气 多晶硅多晶硅硅在地壳中的含量为硅在地壳中的含量为27.7%，在所有的元素中居，在所有的元素中居第二位，地壳中含量最多的元素氧和硅结合形成的第二位，地壳中含量最多的元素氧和硅结合形成的二氧化硅二氧化硅SiO2，占地壳总质量的，占地壳总质量的87%。由于硅易于与氧结合，自然界中没有游离态的硅由于硅易于与氧结合，自然界中没有游离态的硅存在存在硅有晶态和无定形两种同素异形体。硅有晶态和无定形两种同

34、素异形体。2.3.1 硅材料制备硅材料制备(1)North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering43v硅材料来源硅材料来源晶态硅分为晶态硅分为单晶硅和多晶硅单晶硅和多晶硅，它们均具有金刚石，它们均具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但导导电率不及金属，且随温度升高而增加电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体，具有半导体性质。晶态硅的熔点性质。晶态硅的熔点1410C,沸点沸点2355C,密度密度2.322.34g/cm3

35、，莫氏硬度为，莫氏硬度为7。单晶硅和多晶硅的区别是，当单晶硅和多晶硅的区别是，当熔融的单质硅凝固熔融的单质硅凝固时时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅晶核长成晶面取向相同的晶粒，则形成单晶硅。如。如果果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则形成多晶硅硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方物理性质方面面。如在力学性质、电学性质等方面，多晶硅不如。如在力学性质、电学性质等方面，多晶硅不如单晶硅。单晶硅。2.3.1 硅材料制备硅材料制

36、备(2)North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering44v硅材料来源硅材料来源硅元素硅元素2.3.1 硅材料制备硅材料制备(3)North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering452.3.1 硅材料制备硅材料制备(4)v多晶硅锭制造多晶硅锭制造杜邦法：杜邦法：SiCl4锌还原法锌还原法三氯氢硅法（西门子法）三氯氢硅法（西门子法）制作三氯氢硅制作三氯氢硅(TCS)

37、分馏分馏TCS达到达到PPb级超纯级超纯化学气相沉积法还原成多晶硅化学气相沉积法还原成多晶硅硅烷法硅烷法成本和质量都比三氯氢硅法高成本和质量都比三氯氢硅法高North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering462.3.1 硅材料制备硅材料制备(5)v多晶硅锭制造多晶硅锭制造多晶硅基片（铸造型、硅带型）的生产多晶硅基片（铸造型、硅带型）的生产铸造法铸造法硅带法或膜片法硅带法或膜片法铸锭多晶硅制备铸锭多晶硅制备加工费用降低加工费用降低North China Electric Power

38、 University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering472.3.1 硅材料制备硅材料制备(6)v单晶硅锭的制造单晶硅锭的制造切可劳斯基法切可劳斯基法把籽晶引向熔融的硅液，然后旋转提拉，粒大把籽晶引向熔融的硅液，然后旋转提拉，粒大的单晶硅棒按照籽晶生长的单晶硅棒按照籽晶生长熔化硅前掺杂熔化硅前掺杂可以拉制直径大于可以拉制直径大于6英寸，重达百千克的大型英寸，重达百千克的大型单晶硅单晶硅区熔法区熔法高频线圈环绕单晶硅棒加热，局部熔化，反复高频线圈环绕单晶硅棒加热，局部熔化，反复提纯提纯也称浮区熔法，是目前制造高效和超高效单晶也称浮区熔法，

39、是目前制造高效和超高效单晶硅太阳能电池唯一方法硅太阳能电池唯一方法North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering482.3.1 硅材料制备硅材料制备(7)v片状硅制造片状硅制造减少了切割损失减少了切割损失定边喂膜法、硅筒法等，未大规模工业化生产定边喂膜法、硅筒法等，未大规模工业化生产North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering492.3.1 硅材料制备硅材料制

40、备(8)v非晶或微晶硅膜制造非晶或微晶硅膜制造热化学气相沉积法热化学气相沉积法硅烷热分解得到非晶硅膜硅烷热分解得到非晶硅膜242HSiSiH热分解高温242HSiSiH电离分解辉光放电法辉光放电法硅烷在高压交流或直流辉光放电条件下分离硅烷在高压交流或直流辉光放电条件下分离目前的非晶硅电池多利用此法目前的非晶硅电池多利用此法North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering502.3.1 硅材料制备硅材料制备(9)v非晶或微晶硅膜制造非晶或微晶硅膜制造光化学气相沉积法光化学气相沉积法

41、用激光束或微波束切割硅氢键制作非晶硅膜用激光束或微波束切割硅氢键制作非晶硅膜溅射法溅射法在低压气体中射频或直流放电，通过高能电离在低压气体中射频或直流放电，通过高能电离粒子撞击硅，使部分硅原子脱落粒子撞击硅，使部分硅原子脱落电子束蒸发法电子束蒸发法用高能电子束照射硅，局部熔化、蒸发形成非用高能电子束照射硅，局部熔化、蒸发形成非晶硅晶硅前三种属于化学气相沉积法，后两种属于物理气前三种属于化学气相沉积法，后两种属于物理气相沉积法相沉积法North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering

42、512.3.1 硅材料制备硅材料制备(10)v太阳级硅太阳级硅每吨单晶硅制造每吨单晶硅制造0.3-0.4MW太阳能电池太阳能电池一般认为效率为一般认为效率为10%的太阳能电池的廉价硅材料的太阳能电池的廉价硅材料称为太阳级硅称为太阳级硅用于制造集成电路的硅称用于制造集成电路的硅称“ “电路级硅电路级硅” ”不同的杂质的掺杂浓度对太阳能电池效率有影响不同的杂质的掺杂浓度对太阳能电池效率有影响North China Electric Power University电 力 工 程 系Department of Electrical Engineering522.3.2多晶硅太阳能电池制造工艺多晶硅太阳能电池制造工艺(1)v 多晶硅产量占世界太阳能电池多晶硅产量占世界太阳能电池48.8%,效率达到效率达到19v 生产四个技术阶段生产四个技术阶段:原料、基片、电池、组件原料、基片、电池、组件v 工艺流程：工艺流程：切片切片清洗腐蚀清洗腐蚀制结制结去边去边制减反制减反射膜射膜电极制备电极制备烧结烧结检测检测v 硅片的表面处理硅片的表面处理 硅片的化学处理硅片