DownLoadsFiles_太阳能电池及材料研究和发展现状[1].docx

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1、S）.S具有理论转换效率高.透亮性高廉价成本和简洁工艺等优点.试验室光电效率稳定简称DCDC在1以G缺点是液体电O上1.运用解质，来运用不便以对环境影响染软化T：米化学太阳带及.料i纳。能电池受到国内外科学家的重视.而对它的探讨处于起步阶段,近年来成为世界各国争相开发探讨热点.目2不同材料太阳电池主要制备工艺、典型结构、效率比较分析21单晶桂太阳电池单品碎太阳电.池制得和加工工艺：一般以高纯度单品硅棒原料有的也用半导体碎片或半导体单晶硅的头尾料,经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒.在Hi退炉中用碳还原石英砂制成纯度妁9%金飘半导体硅，9冶然后将它在破化床反应器诳行化学反使其杂质水应，平低于11

2、,O1达到一%电子级半导体硅要求.将单晶硅杼切成厚的3O1O1m硅片作太阳电池原料片.通过在娃片上掺杂和扩散.硅片上形成了Pn,然后采纳丝网印刷法，将银浆印在碎片上做成榔钱，经过烧结,同时制成行电极，并在仃植线的面上涂减反射膜,这样,单晶硅太阳电池单体片就制成几经检验后的单体片按须要规格组装成太阳电池组件（太阳电池板，用中联和并联的方法构成肯定输出开路电压和短路电流.22多晶硅太阳电池浇铸多晶硅技术是降低成本的杀要途径之1,该技术省去品贵单品拉制过程，.用纯度低的联作投炉料,耗料、耗电较小,铸锭工2主要有定向凝固法和烧铸法两种.定向凝固法：将硅料放在增祸中加以熔映,从增加底郃通上冷源形成肯定温

3、度梯度，使固液界面从增锅底部向上移动形成晶位.烧铸法：选择多晶块料或单晶硅头尾料，破裂后用1氧偏酸和硝酸混合液进行适当腐蚀，用恩子水：5冲洗呈中性,并烘干.用石英墙根装好多晶硅材料，加入站城硼碎，放入烧铸炉，在真空状态下加热焙化,熔化后保温2mnO,然后注入石墨铸模中,将渐渐凝冏冷却后得多晶硅晓.i晶体硅太阳电池典型结构、效率等如表1所示（11.7去1国内外高效晶体硅太阳电池比较种类第晶硅面积/2/Cm电池结构效电2-21户1.卫Oj.I11.tI.XJ.122X55X倒金字塔结构.双层减反射膜钝化放射极和背面局域化（E1.PR倒金字塔、放射区饨化、背场激光刻杷理梗描吸杂、双层战反射原PRE1

4、.技术PCDSEV-iN技术凡、4OOOA9OA0%7%8%些6。14探讨机构谯IHFuhf太阳能探讨所rnOrae泱大利qE新南峻尔士高校北京太阳能探讨所北京太阳能探讨所%Goieag1大光伏中心%多硅，5晶5X1溺大利亚新南成尔士高校%1了刃工.月呀IJ日yr公司本Ksae北京太阳能探讨所23多晶硅薄膜太阳电池通常的晶体硅太阳电池是在厚度30-01.5*415m的高班硅片上制成的，实际消耗的硅材料较多.为了节约材料，人们从2世纪7年头中期就起先在廉价的衬底上沉枳多晶硅薄朦,00第5期汪建军,刘金花：太阳能电池及材料探讨和发呈现状用相对薄晶体硅层作电池激活层.前制备多晶硅薄漠电池工艺方法主要

5、有以下几种：化学气相沉积目（VCD）法：低压化学气相沉积（PV1.CD）法：等离子墙加化学气相沉积（EVPCD）法：液相外延（P）1.E法：快速热CDTV）族射沉枳（S法等.V（V（CD法：RPM）CD：艺：以S2ISC3S1iC2i1iaH.,HC或S；i作反应气体，在肯定的爱护气氛下反应生成i原子并沉枳在加热的衬底上，衬底材料一般选用HSS2SN等.Ii.：但探讨发在非硅衬底上很难形成较大的晶.0I3现.粒，井口简洁粒间形在晶成空隙.解决这一时SS方法是先用1.CD法在衬底上沉积一层较薄的林晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的PV品粒，然后再在这层晶粒上沉积厚的多品硅薄腴.该工艺中区烙

6、再结晶（MRZ）技术无疑是很重要的一个环节.24非品硅薄膑太阳电池非晶硅薄膑太阳电池典型制爸工艺：一般用高频:辉光放电、PCD等方法.EV制备.辉光放电法是将石英容零抽成真空,充入氮气或氮气稀祥硅烷（IS场）,用射婉电添加热，使硅烷电离形成等离子体.非晶硅薄膜就沉枳在被加热的衬底上.若在硅烷中掺入适收我化瞬或匆化硼,可得n型或P型非晶膜.硅中由原子硅非晶干排列缺少结晶规硅的则性,缺陷多为要层与n之间.此，在P层加入较厚的本征层i非品，硅薄膜电池一般具有P一结构.提高效率和改善稳定性，一in为了光电通常制备Pi加一ii段太阳池，层太阳电在制符的P单结能电上再沉枳一成多一形成一层能电会帅一n池是一

7、in太阳池个个Pin的双结或三结非晶硅薄膜电非晶池.硅太阳电池在跛璃1s衬底上沉枳透亮版（C），gs）a导电TO然后依次用等离应沉P一三子反积一层非品再in硅，蒸镀铝（1电光从玻璃入射，电流A）极.池电从寻电联和铝引Hl.双结非品碎湖脱电池结构为gsTOp-P-Z0/I衬底为不倍tM和阴IZ/i/g.$aCnninA料段等.增加为了短波区的谱响果纳度膜光应，睇层的ai窗口和微晶膜为了一C涂层S硅P层：增加长的谐响来纳波区光应,绒面To绒面多C膜、层背反ISn/g1和多叠构,而光电射电ZO/)带隙层结从提高转换效率表2AAI81.为多品腴太阳电校.为硅薄硅薄池比h表3非晶股太阳电.T池及组较(件

8、比G表2多晶硅薄膜太阳电池比较衬底S门月去3非晶硅薄膜太阳电池及组件比较结构aS-I薄膜制各方法1.CVD.RPZM效率1.%9O1.%641.%64探讨机构面积/Z/稳定效率CM02.5探讨机构scsuscsuscs国Fuhernfaor日本二菱公司新南峻尔士高校日Knk公司本aea北京太阳能探讨所92.%1.%Ol1.%3089.%1.%02S.侣.月1.CPVD.ZMRaS/S-i-iaaS/ieaSGeiSG/iaaS/-i-iSa02.502.510209301.E法Pi结构PECVD玻聪PnS3RTCVDiN.1.%201.%02FjUiusesaS-i-i-iSGcSGcaa25

9、I和CG薄膜太阳电CS池薄膜的生长工艺主要有真空蒸发法、铜锢合金联的硝化处理法.SICS池1电等.蒸发法是采纳各自的蒸发源蒸镀铜、别和牺,硒化处理法是运用HS登层膜晒化,但该法雄以得到Ze匀称的CSCS池结构：II电.金用榭状电碱反射膜窗口ZO/极/层n过渡层（d）（三）汲取层（1/C/CS金属背电）极（O/M）衬底.经过多年探讨.电CS池发展了结构,不同主要差别在于窗口选择,I薄腴电的CS池从8年头。初8的效率发到目屣前的I左3CS膜太阳电5右（1薄%1.池具有价格低康、性能良和制作工艺好简活等优点,将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向.CG制备工艺有共蒸IS法和硝化法（共蒸法足底上用C.

10、（aS进行蒸发、应：化8I.在村UI和Gnc反硒法是先在衬底上生长C.CS法、MCD法、电沉枳法等，大面积商业化生产采用磁控够射法.IS基本结构：OVCGgso1Sd/0关国能】/G/Sn.saMCCZ源部可再生能源试验室（R1.于19NE）9年研制出9效率为18CG电8%S.1池，目IS前CG效率达1219%9.1.26T.de薄膜太阳电池CT薄膜生长工艺主要有：缁网印Cde刷烧结法,真空蒸发法，近空间升华法，电镀沉积法等.丝网印片烧结法：由CT,浆料进行丝网印CT,膜，含deUS刷deUS然后在GO-O0*700C可控气获卜进行热处理I得大晶粒薄膜,h近空间升华法：来纳玻璃作衬底,衬底温度

11、5001,沉枳0-6OC速率11I真空蒸发法：将CT从的700/ntm.mdcQC加热的情中升华，冷凝在30-0041C衬底上，典型沉0浙江万里学院学报20年9。6月积速率I.CT汲取层，USn/以dcms作窗11层半导体异质结电池的典型结构：M反射膜/玻璃/SO：（n2）F/ST/极.de池实C/CedPd背电CT电验室效率14,业化电均效率8-%6%商.池平%190.27染料敏化To纳米薄膜太阳电池T：.i21纳米太阳电池制备：先合成T；Oi纳米粒子，合成方法很O多，包括液相水解法、气相火焰法、Tli;C气相氧化法、溶胶凝眩法等，多数用水解法，然后将制得T2i0纳米粒子微粒匀称涂于导电玻璃

12、匕在室温干燥11在5COnm.0下处理1mn再以2-Cmn5,100i的速5/率温至4C理3i冷后Om纳多i膜1在米子吸一稀染敏升5处。n却得1用米孔T：（纳粒上附层效料化0m,RO01.剂形极.料敏成阳染化剂为R络U合物.139年报道效率11T：米9为19I纳太阳电%O3.池给构：城病多导ItI/孔纳i膜染料剂电液明电口米T：/敏化/解随。极】03太阳能电池探讨现状31单晶硅、多晶硅太阳电池目前探讨的主要任芬是在提高效率同时如何进一步降低成本采纳放射极.钝化、倒金字塔我面织构化、分区掺杂、刻槽理棚电极和双层战反射膜等技术工艺提高效率.有的采纳新工艺技术研制新蟹结构电池,如日Sn。本ay公司研

13、制川T电采纳PCD工艺在n池,EV型单晶硅片上下面沉积非晶硅层，界质结电大面构成池，枳效率2%目晶娃太阳电薄片11,体.池向化方向展，制发通过备条带状H:提高材料利用率，在商业生产上普遍采纳限边喂膜生长法，枝蔓践状法等带硅技术降低生产成本.从效率和材料来源考虑,太阳电池今后发展理点仍旧是硅太阳电池.32多晶硅薄膜电池既有晶硅电池高效、稳定、资源丰亩、无毒的优势，又具有薄膜电池低成本优.点，成本远低于单晶硅电池，成为国际上探讨开发热点，国外发展比较快速，在将来地面应用方面将是发展方向有在玻（0和S包攫的陶鹿,包隈的石敢孤：ISiN）cSi）等廉价村底上采纳PCDRCDEVfV生T长多晶膜薄膜电池

14、，还彳i通过激光刻槽和化学电镀实现接触、互联和集成的登层多晶硅薄脱电池.非晶硅薄腴电池探讨作工主要在提高效率和稳定性方面.优化电构设采纳多池结计.带隙多P结登池，in层电战薄各PIn结的i层厚.度,增加内建电场，降低光诱导货M，可提高效率和稳定性.硅薄膜电非晶池质累轻,成本低，有板大发展潜力，假如效率和稳定性方面进一步提高，将是太阳电池主要发展产品.我国研制的1203m单池试验室C与3Xc2结电mO初始效率分别为14与6%日探讨1%.前任务是大积非晶.2u.捉海面硅电池稳定效率，柄定效率7%,寿命2年,尽快为产业化服务.一8。我国硅基薄膜太阳电池探讨水平和产业化进程与国际水平相差较大,还处于试

15、验阶段.331,SCT池被认为将来实现低于1.SCG,e电C1d美元/峰瓦成本目标的典型海膜电池CG池在实IS电现产加时制造成本比硅电池更低，如生产工乞发展成熟.产业化问题得以解决.与硅电池相比有很强竟争优势，是一种很彳i发展前途薄被太阳电池.前探讨城点是进一步提高效率，降低成本，使之大规模产目业化.对CSCG,eDC太阳电我国I,SCT.IdS池重点探讨新工2,新结构,提高大面枳组件效率,建设中试线.我国对DCS太阳电池探讨与国际同步.SDC电池由于液体电解质存在，这种电池核定性还存在问题，引入固态电解侦解决稳定性问题是这种电池R要探讨方向,但全固态电解质纳米太阳电池效率不理想,仍需进一步深

16、化探讨.4太阳能电池商业化发展趋势国外各种太阳电池商业化进程是不同的.189年前单晶9硅电池占主导地位，18年后多晶硅电99池超过单晶硅跳居首位，非晶硅和CT带膜电池从8年头中期起先商业化生产,由于非品徒薄膜效率低、de0易老化和人们对C的毒性担忧问d施.市场份额增加缓慢,CS电池商业化起步较晚发展相对线慢.4I表.表5别为20-O年世界太阳能电分O23OO各国池产房和20年03全世界各种太阳池的D.此见，能电产录由可U日本、美国和欧洲在太阳能电池产量上处于领先水平，日本新能源产业技术开发机构0-032w地区2020200300010220合计日本美国欧洲186122103352.1.25.7

17、6.177.70.4勺口051335.5总计其他地区2.21345.45196.8.387404.805.%68.%其他4.74385.I2田内太阳电池产业化起步较晚，但近年来商业化生产发展较快Q52。年南京中电光伏科技行限公M引进澳大利亚先进太阳能技术,建设三条太阳电池生产线.形成1O生产规模,该生产基地安排2OOMW08年生太阳电0W.0G末期，产池6M到2O年023无锡尚存公司的太阳电池产能将达到2。W到2。年，4M.08天威英利公司三期扩建项目假如完成的话,太阳电池产能从目前的I0OMW提高到60OMW.总之CS和CGIIS薄段太阳电池产业化向SS蟀决后很仃发展前途.今后太阳电池商业化

18、发展的困点仍是多晶硅薄漠和小晶硅转膜电池，由于多晶硅薄膜和非品桂薄膜电池具有较高的犯换效率和相对较低的成本，将成为市场的主3产品.参考文献：赵玉太阳能电1文.)池进展.i物理，04(；-0.120,2915)9(幻蒋荣华，顺珍,肖杨卫东.化合物太阳能电池与材料的探讨进展.7新材料产业.048孙云.3王俊清,杜兆峰，CSIS等.I和CG薄膑太阳电探讨(.池的J太阳能学报.019NBCarJYUgAPSmn1k,.tpsiop-CIemlief4.he.n.aieeaEcoeotn-nn2taro.,ou.atelIrdifuSu1ys1Icoi-rpooap)aoSInrMtiSSlC1.,23

19、v1iapcis.aEeyesadr$048:51.httcitnJorgarInoe2011oa13Db.ndepeIhhicPc1J.nacg.814：7425cSct)mnncicycsewber1,/)7.KRceotgfnVRe1ny954evifclle916林红，fi)李建保,本染料酸化太阳能电日池最新探讨动向【.J世界科技探讨与发展.04：9I20.5.5-)蒋荣华，顺珍.7肖硅基太阳能电池与材料【J新材料产业，03(：1.720,783)-耿新华，8)孙云,王守畔，薄膜太阳电等.池探讨进展.J物理，99221丁海成.11高立峰，马兵.0320年世界太阳能光伏市场状况(.J可再

20、生能湖i04(：17.120.7-26)2f.1)国内最大太阳能电池生产基地在南京建设(新华日20-31.N.报，050-0TeetaiadVlmnoSlCladti$hIv$gtnDePetOrInMarlnioneofae$WAGnu1.U-aNJ-nIJXiaiin(hignirt.go50)ZeaWalneiNnb3IljnlVSyiIAsatTccathogadi1teacacrtsorSevrumtisabtc：pni1n1ytcsuushrtiiosaclmdfmi$eashrhrpeonyasg-siccnmlcsIcplStn,ifmCSCT,-nieclarieitsilet!si,trt1,一iCatn,eDeeSidIreedhneraiiouiyaioyn1-nyhi-hI1di1SiJmystZCSvwnciPpromrapdcovruslcladepetecOPiUrSepidaeCmeirutfo$rsdvImntdnyVsiax1n.c1saOiocneoalenfnterdeaeKyrssac1hhcny：toaiurcwd：r：elecclpov1insooesifiehotct1Ig1dy