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薄膜太阳能电池的简介、分类、应用、优缺点、生产、制作、投资、设备

薄膜太阳能电池的简介、分类、应用、优缺点、生产、制作、投资、设备
薄膜太阳能电池的简介、分类、应用、优缺点、生产、制作、投资、设备

薄膜太阳能电池简介

目前商业化的电池板主要有单晶硅组件、多晶硅组件、非晶硅薄膜组件、碲化镉薄膜组件和铜铟镓硒组件等,不同的电池技术的对比如下表所示。

说明:

薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨,金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm(1000μm=1mm),因此在同一受光面积之下可较硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量(厚度可低于硅晶圆太阳能电池90%以上),目前转换效率最高以可达13%,薄膜电池太阳电池除了平面之外,也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大,可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份,在薄膜太阳电池制造上,则可使用各式各样的沈积(deposition)技术,一层又一层地把p-型或n-型材料长上去,常见的薄膜太阳电池有非晶硅、染料敏化TiO 2、铜铟硒化物、和碲化镉(CdTe )等。

产品特点及优势:

薄膜太阳能电池高新技术。产品轻柔、成本低、无污染、弱光效应好、可透光、外形美观。可广泛用于墙面电站、屋顶电站、公共建筑、民用建筑、农业大棚、大型地面的光伏电站进行推广应用。

应用领域:

半透明式的太阳能电池模块:建筑整合式太阳能应用(BIPV)

薄膜太阳能之应用:随身携带式充电电源、军事、旅行

薄膜太阳能模块之应用:屋顶、建筑整合式、远程电力供应

优点:

1.相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳)

2.照度相同下损失的功率:薄膜太阳能电池少

3.有较佳的功率温度系数

4.较佳的光传输

5.较高的累积发电量

6.只需少量的硅原料

7.没有内部电路短路问题(联机已经在串联电池制造时内建)

8.厚度:薄膜太阳能电池薄

9.材料供应无虑

10.可与建材整合性运用(BIPV)

缺点:

1.转换效率低

2.稳定性较差

前景:

薄膜太阳能电池是缓解能源危机的新型光伏器件,太阳能的充分开发和有效利用为人类解决能源危机提供了一条途径,也必将给人类带来巨大的社会和经济效益。然而在太阳能电池开发和制备过程中,面临的问题和挑战依然很多,广大科研工作者尚需认真思考和解决以下几个方面的问题:

(1)降低太阳能电池的成本,使其应用更具普遍性,而太阳能电池的薄膜化

是降低成本的有效途径;

(2)拓宽其光敏响应频率范围,尤其是对可见光的利用,提高薄膜太阳能电池

的转换效率;

(3)研究新型材料,提高薄膜太阳能电池的稳定性,减小材料本身对人类和环

境的危害。

总结:

利用非晶硅材料,被认为是未来大幅度降低太阳能电池成本的根本出路,薄膜电池将成为太阳电池研发的重点方向和主流。

行业:

薄膜太阳能电池制造厂商:联相光电、富阳光电、旭能光电、绿能科技、新能光电、茂迪、奇美能源、大亿光电、大丰能源、鑫笙能源、威奈联合、嘉晶电子、崇越科技、台达电、中环、宇通光电、汉能公司等。

汉能公司产业:薄膜发电

公司概述:

薄膜化、柔性化是光伏产业发展的未来和总趋势。基于这一战略判断,汉能专注于薄膜太阳能路线,目前已成为全球规模第一、技术第一的薄膜太阳能企业。

薄膜太阳能电池技术属于新一代太阳能电池技术,它具有环境友好、无污染、成本低、平均发电量高、弱光响应好等优势。汉能通过积极的产业布局, 形成了上游核心技术研发、高端装备制造,中游太阳能电池组件生产,下游薄膜发电系统集成解决方案的全产业链商业模式。

汉能七项薄膜产品技术:

非晶硅/ 纳米硅双叠层电池生产技术

铜铟镓硒(共蒸法)电池生产技术

铜铟镓硒(溅射法)电池生产技术

非晶硅/ 非晶硅锗/ 纳米硅三叠层电池生产技术

非晶硅/ 纳米硅/ 纳米硅三叠层电池生产技术

非晶硅/非晶硅锗/非晶硅锗三叠层电池生产技术

非晶硅/非晶硅/非晶硅锗三叠层电池生产技术

产品特点及优势:薄膜太阳能电池高新技术。产品轻柔、成本低、无污染、弱光效应好、可透光、外形美观。可广泛用于墙面电站、屋顶电站、公共建筑、民用建筑、农业大棚、大型地面的光伏电站进行推广应用。

柔性薄膜太阳能电池:

可采用聚酰亚胺、不锈钢的柔性衬底

制备轻质、可卷曲、剪裁、粘贴的柔性光伏组件

柔性组件无需支架、安装方便,可应用于非承重屋顶及承重能力有限的建筑等的楼顶或外墙面

更可被安置在流线型汽车的顶部、帆船、赛艇、摩托艇的船舱等不平整表面应有领域:

光伏建筑一体化(BIPV)——BIPV是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑的技术。可同时满足建筑美学、建筑物采光和建筑安全性要求,且安装方便、寿命长、绿色环保。太阳能光伏幕墙集合了光伏发电技术,是一种集发电、隔热、隔音、安全、装饰功能于一体的新型高科技建材产品。从建筑美学角度讲,产品具有透光性好的颜色可调特点,可满足建筑的多种设计要求。薄膜电池组件温度系数较小、弱光性能好、部分遮挡影响小等特性,更令其适用于建筑立面外挂应用。

光伏农业大棚——太阳能大棚可通过太阳能光伏发电为日光温室供暖,进一步提高蔬菜产量,延长生产周期,还可同时解决照明、灌溉、灭虫等问题。

屋顶电站(BAPV)——光伏屋顶电站,有效利用屋顶空间,采用自发自用低压并网的发电方式。在土地日益稀缺的城市中,BAPV将光伏发点与建筑物高效有机的结合。充分利用建筑已有立体空间而不占用额外土地资源,将耗能建筑转变为节能建筑,在建筑密集的城市环境中,发展空间大。

非晶硅薄膜电池生产

非晶硅薄膜太阳能电池成套生产设备国产化浅析薄膜电池制造设备属于非标设备,国外基本没有单独的设备制造商,太阳能电池制造厂同时掌握着设备制造与电池技术。现在只有非晶硅薄膜电池形成大规模生产条件,其余几种薄膜电池大部分技术尚未成熟,处于实验室研发阶段。

生产设备及其工艺

超声波玻璃清洗机(重要设备)

(镀膜前清洗)

?工艺:洗的是膜表面上的污垢和灰尘及一

种高分子材料

?要求:导电玻璃,不在生产线上用,速度越

快越好;离线使用,单面清洗;导电玻璃

最初清洗的材料是一种高分子材料(类似

塑料),清洗液可能是水,也可能是四氢

呋喃THF。

激光划线机1(重要设备)

?工艺:这一步主要是划刻氧化锡,使用的1064纳

米波长的红外激光器

?要求:刻蚀速度、激光源寿命、操作系统是否简

单且方便操作、Dead area无用区域大小(三条

刻膜线总线宽)、划刻线宽、系统产能(MW/年)

预热炉

?工艺:加热导电玻璃

PECVD真空沉积系统,即等离子体增强化学沉积(主要设备) ?工艺:非晶硅p-i-n镀膜

?要求:电池转换率>6%、生产效率、玻璃基片型号资料、价格

冷却炉

?工艺:对导电玻璃降温

激光划线机2(重要设备)

?工艺:这一步主要是划刻非晶硅a-Si,使用的532

纳米波长的绿激光器

?要求:刻蚀速度、激光源寿命、操作系统是否简

单且方便操作、Dead area无用区域大小(三条

刻膜线总线宽)、划刻线宽、系统产能(MW/年)

磁控溅射系统(主要设备)

?工艺:主要是透明氧化物TCO镀膜,金属(银或铝)背电极镀膜

激光划线机3(重要设备)

?工艺:这一步主要是划刻铝或者银以及氧化锌

膜,使用的532纳米波长的绿激光器

?要求:刻蚀速度、激光源寿命、操作系统是否简

单且方便操作、Dead area无用区域大小(三条

刻膜线总线宽)、划刻线宽、系统产能(MW/年)

技术要求

TCO

?TCO(Transparent conducting oxide)玻璃,即透明导电氧化物镀膜玻璃,是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜,主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。

?TCO玻璃首先被应用于平板显示器中,现在ITO类型的导电玻璃仍是平板显示器行业的主流玻璃电极产品。近几

年,晶体硅价格的上涨极大地推动了薄膜太阳能电池的发展,目前薄膜太阳能电池占世界光伏市场份额已超过10

%,光伏用TCO玻璃作为电池前电极的必要构件,市场需求迅速增长,成为了一个炙手可热的高科技镀膜玻璃产品。

TCO镀膜玻璃的特性及种类

?在太阳能电池中,晶体硅片类电池的电极是焊接在硅片表面的导线,前盖板玻璃仅需达到高透光率就可以了。薄膜太阳能电池是在玻璃表面的导电薄膜上镀制p-i-n半导体膜,再镀制背电极。?透明导电氧化物的镀膜原料和工艺很多,通过科学研究进行不断的筛选,目前主要有以下三种

TCO玻璃与光伏电池的性能要求相匹配。

ITO

?ITO镀膜玻璃是一种非常成熟的产品,具有透过率高,膜层牢固,导电性好等特点,初期曾应用于光伏电池的前电极。但随着光吸收性能要求的提高,TCO玻璃必须具备提高光散射的能力,而ITO镀膜很难做到这一点,并且激光刻蚀性能也较差。铟为稀有元素,在自然界中贮存量少,价格较高。ITO应用于太阳能电池时在等离子体中不够稳定,因此目前ITO镀膜已非光伏电池主流的电极玻璃。

FTO

?SnO2镀膜也简称FTO,目前主要是用于生产建筑用Low-E玻璃。其导电性能比ITO略差,但具有成本相对较低,激光刻蚀容易,光学性能适宜等优点。通过对普通Low-E的生产技术进行升级改进,制造出了导电性比普通Low-E好,并且带有雾度的产品。利用这一技术生产的TCO玻璃已经成为薄膜光伏电池的主流产品。

TCO

?氧化锌基薄膜的研究进展迅速,材料性能已可与ITO相比拟,结构为六方纤锌矿型。其中铝掺杂的氧化锌薄膜研究较为广泛,它的突出优势是原料易得,制造成本低廉,无毒,易于实现掺杂,且在等离子体中稳定性好。预计会很快成为新型的光伏TCO产品。目前主要存在的问题是工业化大面积镀膜时的技术问题。

光伏电池对TCO镀膜玻璃的性能要求?1.光谱透过率

? 2.导电性能

?3.雾度

?4.激光刻蚀性能

?5.耐气候性与耐久性

光谱透过率

?为了能够充分地利用太阳光,TCO镀膜玻璃一定要保持相对较高的透过率。目前,产量最多的薄膜电池是双结非晶硅电池,并且已经开始向非晶/微晶复合电池转化。因此,非晶/微晶复合叠层能够吸收利用更多的太阳光,提高转换效率,即将成为薄膜电池的主流产品。

导电性能

?TCO导电薄膜的导电原理是在原本导电能力很弱的本征半导体中掺入微量的其他元素,使半导体的导电性能发生显著变化。这些微量元素被称为杂质,掺杂后的半导体称为杂质半导体。氧化铟锡(ITO)透明导电玻璃就是将锡元素掺入到氧化铟中,提高导电率,它的导电性能在目前是最好的,最低电阻率达10-5Ωcm量级。

雾度

?为了增加薄膜电池半导体层吸收光的能力,光伏用TCO 玻璃需要提高对透射光的散射能力,这一能力用(Haze)来表示。雾度即为透明或半透明材料的内部或表面由于光漫射造成的云雾状或混浊的外观。以漫射的光通量与透过材料的光通量之比的百分率表示。一般情况下,普通镀膜玻璃要求膜层表面越光滑越好,雾度越小越好,但光伏

用TCO玻璃则要求有一定的光散射能力。目前,雾度控制比较好的商业化TCO玻璃是AFG的PV-TCO玻璃,雾度值一般为11%~15%。其中不包含散射时的直接透过率曲线。

激光刻蚀性能

?薄膜电池在制作过程中,需要将表面划分成多

个长条状的电池组,这些电池组被串联起来用以

提高输出能效。因此,TCO玻璃在镀半导体膜之前,必须要对表面的导电膜进行刻划,被刻蚀掉

的部分必须完全除去氧化物导电膜层,以保持绝缘。刻蚀方法目前有化学刻蚀和激光刻蚀两种,

但由于刻蚀的线条要求很细,一般为几十微米的

宽度,而激光刻蚀具有沟槽均匀,剔除干净,生

产效率快的特点。

耐气候性与耐久性

?TCO镀膜一般都使用“硬膜”镀制工艺,膜层

具有良好的耐磨性、耐酸碱性。光伏电池

在安装上以后,尤其是光伏一体化建筑安

装在房顶和幕墙上时,不适宜进行经常性

的维修与更换,这就要求光伏电池具有良

好的耐久性,目前,行业内通用的保质期

是二十年以上。因此,TCO玻璃的保质期

也必须达到二十年以上。

非晶硅薄膜厚度均匀性对其透射光谱的

影响

?非晶硅薄膜是一种重要的光电材料,在廉价太阳

能电池、薄膜场效应管和光敏器件中都有广泛的

应用.通过测量透射光谱,人们可以获得折射率、

色散关系、膜厚以及光学能隙这些重要的光学参

量.但在测量时,我们注意到样品由于制备条件

的限制,厚度难以保证理想均匀,而且考虑到光

衍射、仪器灵敏度等方面的原因,采用的光栏或

狭缝一般不会太细,有一定的照射面积.因此在

分析薄膜的透射谱时,应该顾及膜厚均匀性的影

响.已有文献报道在利用光透射谱或反射谱测定

膜厚和吸收时考虑到这个问题,并提出了合理的

解决方法来测定薄膜正确的光学参量

PECVD

单字面意思为:等离子(P)增强(E)化学气相淀积(CVD)。反应气体在设备射频(RF)作用下转变成等离子体从而进行化学反应生成需要的膜材料。相对来说反应温度较低。成膜致密性比炉管差。但效率高易维护。一般说来,采用PECVD 技术制备薄膜材料时,薄膜的生长主要包含以下三个基本过程:

1.在非平衡等离子体中,电子与反应气体发生初级反应,使得反应气体发生分解,形成离

子和活性基团的混合物;

2.各种活性基团向薄膜生长表面和管壁扩散输运,同时发生各反应物之间的次级反应;

3.到达生长表面的各种初级反应和次级反应产物被吸附并与表面发生反应,同时伴随有气

相分子物的再放出。

薄膜太阳能电池生产流程及工艺

薄膜太阳能生产工艺流程.ppt

投资金额

薄膜太阳能电池生产线项目可行性研究报告详细编制方案之薄

(基于成功案例)

太阳能电池分类

太阳能电池分类 太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表示为a-)两大类,而前者又分为单结晶形和多结晶形。 按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形,而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds 系)和磷化锌 (Zn 3 p 2 )等。 太阳能电池根所用材料的不同,太阳能电池可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池、塑料太阳能电池,其中硅太阳能电池是发展最成熟的,在应用中居主导地位。 1、太阳能电池硅太阳能 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。 单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%,规模生产时的效率为15%(截止2011,为18%)。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于单晶硅成本价格高,大幅度降低其成本很困难,为了节省硅材料,发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜作为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉,而效率高于非晶硅薄膜电池,其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%(截止2011,为17%)。因此,多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电池市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻,转换效率较高,便于大规模生产,有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应,稳定性不高,直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题,那么,非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。 2、太阳能电池多晶体薄膜 多晶体薄膜电池硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电

三种主要的薄膜太阳能电池详解

三种主要的薄膜太阳能电池详解 摘要:上述电池中,尽管硫化镉薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高,成本较单晶硅电池低,并且也易于大规模生产,但由于镉有剧毒,会对环境造成严重的污染,因此,并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代。砷化镓III-V化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率受到人们的普遍重视。 关键字:薄膜太阳能电池, 砷化镓, 单晶硅电池 单晶硅是制造太阳能电池的理想材料,但是由于其制取工艺相对复杂,耗能大,仍然需要其他更加廉价的材料来取代。为了寻找单晶硅电池的替代品,人们除开发了多晶硅,非晶硅薄膜太阳能电池外,又不断研制其它材料的太阳能电池。其中主要包括砷化镓III-V族化合物,硫化镉,碲化镉及铜锢硒薄膜电池等。来源:大比特半导体器件网 上述电池中,尽管硫化镉薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高,成本较单晶硅电池低,并且也易于大规模生产,但由于镉有剧毒,会对环境造成严重的污染,因此,并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代。砷化镓III-V化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率受到人们的普遍重视。来源:大比特半导体器件网 砷化镓太阳能电池 GaAs属于III-V族化合物半导体材料,其能隙为 1.4eV,正好为高吸收率太阳光的值,与太阳光谱的匹配较适合,且能耐高温,在250℃的条件下,光电转换性能仍很良好,其最高光电转换效率约30%,特别适合做高温聚光太阳电池。砷化镓生产方式和传统的硅晶圆生产方式大不相同,砷化镓需要采用磊晶技术制造,这种磊晶圆的直径通常为4—6英寸,比硅晶圆的12英寸要小得多。磊晶圆需要特殊的机台,同时砷化镓原材料成本高出硅很多,最终导致砷化镓成品IC成本比较高。磊晶目前有两种,一种是化学的MOCVD,一种是物理的MBE。GaAs等III-V化合物薄膜电池的制备主要采用MOVPE和LP E技术,其中MOVPE方法制备GaAs薄膜电池受衬底位错,反应压力,III-V比率,总流量等诸多参数的影响。GaAs(砷化镓)光电池大多采用液相外延法或MOCVD技术制备。用GaAs作衬底的光电池效率高达29.5%(一般在19.5%左右) ,产品耐高温和辐射,但生产成本高,产量受限,目前主要作空间电源用。以硅片作衬底,MOCVD技术

(整理)薄膜太阳能电池种类

薄膜太阳能电池种类 为了寻找单晶硅电池的替代品,人们除开发了多晶硅,非晶硅薄膜太阳能电池外,又不断研制其它材料的太阳能电池。其中主要包括砷化镓III-V族化合物,硫化镉,碲化镉及铜锢硒薄膜电池等。 上述电池中,尽管硫化镉薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高,成本较单晶硅电池低,并且也易于大规模生产,但由于镉有剧毒,会对环境造成严重的污染,因此,并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代。砷化镓III-V化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率受到人们的普遍重视。 砷化镓太阳能电池 GaAs属于III-V族化合物半导体材料,其能隙为1.4eV,正好为高吸收率太阳光的值,与太阳光谱的匹配较适合,且能耐高温,在250℃的条件下,光电转换性能仍很良好,其最高光电转换效率约30%,特别适合做高温聚光太阳电池。 砷化镓生产方式和传统的硅晶圆生产方式大不相同,砷化镓需要采用磊晶技术制造,这种磊晶圆的直径通常为4—6英寸,比硅晶圆的12英寸要小得多。 磊晶圆需要特殊的机台,同时砷化镓原材料成本高出硅很多,最终导致砷化镓成品IC成本比较高。磊晶目前有两种,一种是化学的MOCVD,一种是物理的MBE。 GaAs等III-V化合物薄膜电池的制备主要采用MOVPE和LPE技术,其中 MOVPE方法制备GaAs薄膜电池受衬底位错,反应压力,III-V比率,总流量等诸多参数的影响。GaAs(砷化镓)光电池大多采用液相外延法或MOCVD技术制备。用GaAs作衬底的光电池效率高达29.5%(一般在19.5%左右) ,产品耐高温和辐射,但生产成本高,产量受限,目前主要作空间电源用。以硅片作衬底,MOCVD技术异质外延方法制造GaAs电池是降用低成本很有希望的方法。已研究的砷化镓系列太阳电池有单晶砷化镓,多晶砷化镓,镓铝砷--砷化镓异质结,金属-半导体砷化镓,金属--绝缘体--半导体砷化镓太阳电池等。 砷化镓材料的制备类似硅半导体材料的制备,有晶体生长法,直接拉制法,气相生长法,液相外延法等。由于镓比较稀缺,砷有毒,制造成本高,此种太阳电池的发展受到影响。除GaAs外,其它III-V化合物如Gasb,GaInP等电池材料也得到了开发。 1998年德国费莱堡太阳能系统研究所制得的GaAs太阳能电池转换效率为 24.2%,为欧洲记录。首次制备的GaInP电池转换效率为14.7%。另外,该研

薄膜太阳能电池分类

薄膜太阳能电池分类 21世纪初之前,太阳能电池主要以硅系太阳能电池为主,超过89%的光伏市场由硅系列太阳能电池所占领,但自2003年以来,晶体硅太阳能电池的主要原料多晶硅价格快速上涨,因此,业内人士自热而然将目光转向了成本较低的薄膜电池。薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨,金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm,目前转换效率最高可达13%以上。薄膜电池太阳电池除了平面之外,也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其使用范围大,可和建筑物结合或是变成建筑体的一部份,使用非常广泛。 1.硅基薄膜电池 硅基薄膜电池包括非晶硅薄膜电池、微晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池,而目前市场主要是非晶硅薄膜电池产品。非晶硅的禁带宽度为1.7eV,通过掺硼或磷可得到p型或n型a-Si。为了提高效率和改善稳定性,还发展了p-i-n/p-i-n双层或多层结构式的叠层电池。 2.碲化镉(CdTe)薄膜电池 碲化镉薄膜电池是最早发展的太阳电池之一,由于其工艺过程简单,制造成本低,实验室转换效率已超过16%,大规模效率超过12%,远高于非晶硅电池。不过由于镉元素可能对环境造成污染,使用受到限制。近年来美国FirstSolar公司采取了独特的蒸气输运法沉积等特殊措施,解决了污染问题,开始大规模生产,并为德国建造世界最大的光伏电站提供40MW 碲化镉太阳电池组件。 3.铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池 铜铟镓硒薄膜电池是近年来发展起来的新型太阳电池,通过磁控溅射、真空蒸发等方法,在基底上沉积铜铟镓硒薄膜,薄膜制作方法主要有多元分布蒸发法和金属预置层后硒化法等。基底一般用玻璃,也可用不锈钢作为柔性衬底。实验室最高效率已接近20%,成品组件效率已达到13%,是目前薄膜电池中效率最高的电池之一。 4.砷化镓(GaAs)薄膜电池 砷化镓薄膜电池是在单晶硅基板上以化学气相沉积法生长GaAs薄膜所制成的薄膜太阳电池,其直接带隙1.424eV,具有30%以上的高转换效率,很早就被使用于人造卫星的太阳电池板。然而砷化镓电池价格昂贵,且砷是有毒元素,所以极少在地面使用。 5.染料敏化薄膜电池 染料敏化太阳电池是太阳电池中相当新颖的技术产品,由透明导电基板、二氧化钛(TiO2)纳米微粒薄膜、染料(光敏化剂)、电解质和ITO电极所组成。目前仍停留在实验室阶段,实验室最高效率在11%左右。 非晶硅薄膜电池 简介 非晶硅(amorphous silicon α-Si)又称无定形硅。单质硅的一种形态。棕黑色或灰黑色的微晶体。硅不具有完整的金刚石晶胞,纯度不高。熔点、密度和硬度也明显低于晶体硅。非晶硅的化学性质比晶体硅活泼。可由活泼金属(如钠、钾等) 在加热下还原四卤化硅,或用碳等还原剂还原二氧化硅制得。结构特征为短程有序而长程无序的α-硅。纯α-硅因缺陷密度高而无法使用。采用辉光放电气相沉积法就得含氢的非晶硅薄膜,氢在其中补偿悬挂链,并进行掺杂和制作pn结。非晶硅在太阳辐射峰附近的光吸收系数比晶体硅大一个数量级。禁带宽度1.7~1.8eV,而迁移率和少子寿命远比晶体硅低。现已工业使用,主要用于提炼纯硅,制造太阳电池、薄膜晶体管、复印鼓、光电传感器等。 非晶硅薄膜电池的起源 非晶硅薄膜太阳能电池由Carlson和Wronski在20世纪70年代中期开发成功,80年代其生产曾达到高潮,约占全球太阳能电池总量的20%左右,但由于非晶硅太阳能电池转化效率

非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺

非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺 一、非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介 1、电池结构 分为:单结、双结、三结 2、制造技术 ①单室,多片玻璃衬底制造技术。主要以美国Chronar、APS、EPV公司为代表 ②多室,双片(或多片)玻璃衬底制造技。主要以日本KANEKA公司为代表 ③卷绕柔性衬底制造技术(衬底:不锈钢、聚酰亚胺)。主要以美国Uni-Solar 公司为代表。 所谓“单室,多片玻璃衬底制造技术”就是指在一个真空室内,完成P、I、N 三层非晶硅的沉积方法。 作为工业生产的设备,重点考虑生产效率问题,因此,工业生产用的“单室,多片玻璃衬底制造技术”的非晶硅沉积,其配置可以由X个真空室组成(X为≥1的正整数),每个真空室可以放Y个沉积夹具(Y为≥1的正整数),例如:?1986年哈尔滨哈克公司、1988年深圳宇康公司从美国Chronar公司引进的内联式非晶硅太阳能电池生产线中非晶硅沉积用6个真空室,每个真空室装1个分立夹具,每1个分立夹具装4片基片,即生产线一批次沉积6×1×4=24片基片,每片基片面积305mm×915mm。 ?1990年美国APS公司生产线非晶硅沉积用1个真空室,该沉积室可装1个集成夹具,该集成夹具可装48片基片,即生产线一批次沉积1×48=48片基片,每片基片面积760mm×1520mm。 ?本世纪初我国天津津能公司、泰国曼谷太阳公司(BangKok Solar Corp)、泰国光伏公司(Thai Photovoltaic Ltd)、分别引进美国EPV技术生产线,非晶硅沉积也是1个真空室,真空室可装1个集成夹具,集成夹具可装48片基片,即生产线一批次沉积1×48=48片基片,每片基片面积635mm×1250mm。 ?国内有许多国产化设备的生产厂家,每条生产线非晶硅沉积有只用1个真空室,真空室可装2个沉积夹具,或3个沉积夹具,或4个沉积夹具;也有每条生产线非晶硅沉积有2个真空室或3个真空室,而每个真空室可装2个沉积夹具,或3个沉积夹具。总之目前国内主要非晶硅电池生产线不管是进口还是国产均主要是用单室,多片玻璃衬底制造技术,下面就该技术的生产制造工艺作简单介绍。 二、非晶硅太阳能电池制造工艺 1、内部结构及生产制造工艺流程 下图是美国Chronar公司技术为代表的内联式单结非晶硅电池内部结构示意图:图1、内联式单结非晶硅电池内部结构示意图

非晶硅薄膜太阳能电池的制备工艺流程

非晶硅薄膜太阳能电池的制备 工艺流程 非晶硅薄膜太阳能电池的制备工艺流程 清抚是玻璃镀膜必备的一道工序,因为班璃基片的清洁度会直接膨响沉积的薄臓的的匀性和粘附力?棊片上的任何微粒、油污和杂大程健上降低薄震的附若力.玻璃淸洗机是玻西在真亨橫痕.熟弯、钢化、中空合片等探加工丄艺和対璇璃农面述和清活、干燥处理的设篇.实验所采用的班隣为普通浮法股越口玻璃尺、j为700mm550mm D ?35rSa机主要由传动系统、辰洗、清水冲洗、纯水冲洗、冷、热J4千、电拎系统等组成”本立实验中使用HKD-TY1200清洗机清洗擴膜前的玻革基片” 背板玻璃清诜机工艺{£程为; 入料一城切1~盘刷洗一淀剂滾刪抚一风切2—D】水滚刷洗?傀切3—高压

喷附洗-BJ清洗一啧衲洗[-咬淋洗2-DI术洗?风刀「燥"除静电一出料玻璃淸洗后经检玲光源檢测,确认玻璃表曲没有明显微观峡陌和可见污Jft 物后方可进入镀膜阶段. “ 2,1.2玻璃基片的加热 为了提冉IF品硅太阳能电池的生产效率,首先将淆抚干挣的玻珀辜片裝载入沉枳盒.沉积盒放入侦热炉中加熱.预热炉加热方武为熱颯循环式.加热温度均20CV-300r.控富糯度£编?控制方式为PID涮节. 2J.3 AZO膜的溅射设备 实验采用与企业共同开发研制的非标大廊积苹片磁捽银膜中试线.设备有盘岚业潔和中茨电阪靶村为平沏甕材*靶材与基片闾的距离为g如.基片敖置于墓片架上,在荷动机构的潜动下征返运动.设备设计加工尺寸为宽SS0im?. K7W W的平面肢璃赴板材科.采用夹心直加無营加热方貳.有肉匀的布P方式和稳定的抽吒速度.

制备AZO薄膜之前,使用中频反应溉射沉积SiOr钩离子阻挡层,使用的Si耙纯度为99.999%, Ar气纯度为99.99%,本底真空高f 2x10^3.之后使用直流磁控裁射沉积AZO薄膜,采用氧化锌掺铝陶瓷把材,威射气体及本底真空与隔离层一致.实验中制备的电池组件需要激光刻划来完成电池的集成.AZO 薄膜沉积之后,使用波长为355nm的激光刻划AZO薄膜. 2.1.4 Si膜的PECVD设备及电池的篥成 PECVD设备是非晶硅太阳能电池生产线的关键设备,完成a-SiiH膜的沉积。本设备为多片武中试线设备,主要由反应室、片盒、真空系统,电控系统,水路.气路,机架等组成.加热采用板式加热劈室外烘烤方式,沉积室内祁址高能达到300*0。设备电源有两种:一为AE射频CRF)电源,频率为13.56MHz, 最大功率为1?2KW; 二.为AE其离频(VHP》电源,频率为40.68MHzo设备的极用真空可以达到1X10-P/沉积用的气体由供气系统提供,柜内气体种类有硅烷⑸比)、磷烷(PH3k乙硼烷厲人)、氢气但2〉、氫气(Ar)、氮气两?设条配备有尾气处理系统.用于处理被抽出的易燃、易爆及席蚀性工艺气体.此非晶莊薄膜太阳德电池中试设篇用于生产700mmX550nun的大面积璇璃基非晶硅太阳能电池组件。 1、检査压缩空气、冷却水、设备电減足否正常,梅预热好的沉积盒推入沉枳室内,馈闭炉门。 2、开维持泵,开底抽管道插板阀,待破完管道真空后关低抽管路充气阀,开底 抽管道插板阀,开滑阀泵,特真空室内压力低于50OPa以下时,关旁路预抽阀,开低抽高阀,开罗茨泵,抽压力至IP A以下,此时若分子泵前级压力低于IP B。开分子泵,当分子泵转速到达最高转速时(31080).关底抽管道插板阀.开分子泵前级阀"开髙抽阀,拉真空至本底真空,打开出气总阀,打开要做工艺气体的出口阀,调节流盘计度数,抽管路真空至本底良空. 3、打开尾气处理系统。观察尾气处理系统水、气、负压是否正常,炉口、炉内、水位有无报警,温度是否升到雯求700*0.加热裂解装置是否正常功能工作。 4、梅干泵N?吹扫址调制85L,开干泵,开干泵前级阀? 5、打开凱气、翘气、硅烷、磅烷气体瓶阀,确认后,开岀气总阀,依次开配气 柜氧气岀气阀,配气柜氨气进气阀,调节流爲计读数至工艺所需移数.通Ar起?辉.打击极板10分钟,关闭射频电瀕.再依次通入氢气、硅烷、确烷,调节角阀设定压力(0?266)?调节至工艺所需压力.待压力稳定后,开射频电源开关调节至工艺所需功率奁看辉光情况.稳定后,开始计时. 6、沉枳p层膜 7、沉枳到工艺所需时间后,关闭射频电源,迅速调小工艺气体流量.用干泵抽真

薄膜太阳能电池技术及市场发展现状

薄膜电池技术发展现状 太阳能电池发展中,薄膜电池从一开始就以低成本成为众人关注的亮点,目前国际上已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种,硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGS )、碲化镉薄膜太阳能电池(CdTe ),其中,硅基薄膜电池以其特有的优势快速发展。 2010年行业专家预测,a-Si ,CdTe ,CIGS 3种电池将分别占有薄膜光伏市场的52%,37%和11%。可 见,硅基薄膜电池在中长期发展阶段仍将占据薄膜光伏市场的主导地位。薄膜电池近几年全球产量、市场份额趋势预测见表1、表2。笔者将重点介绍硅基薄膜太阳电池技术和薄膜太阳能电池市场发展现状。 摘 要:详细叙述了硅基薄膜太阳能电池结构、工艺制造技术,a-Si 沉积设备,并针对薄膜电池技术的发展现状, 分析了薄膜电池引起波动和变化的原因,展望了BIPV 薄膜电池在未来城市建筑中的应用前景。关键词:薄膜太阳能电池;非晶硅;转换效率中图分类号:TN604 文献标志码:A 收稿日期:2011-05-12;修回日期:2011-06-16 作者简介:张世伟(1962-),男,山西运城人,高级工程师,主要从事电子工艺及专用设备研究,E-mail :scjs@https://www.sodocs.net/doc/1f8531091.html, 。 薄膜太阳能电池技术及市场发展现状 (中国电子科技集团公司第二研究所,山西 太原 030024) 张世伟 文章编号:1674-9146(2011)07-0041-04 表1 近几年薄膜电池全球产量 200920102011201220137211224196027373136185.5341.5484627.577311041605214426493151 2010.53170.545886013.5706054.9150.6246.7344.0544.63 9.2310.7710.5510.4310.9535.8638.6142.7245.5144.42年份 碲化镉(CdTe ) /MW 铜铟镓硒(CIGS ) /MW 非晶硅薄膜 /MW 全球产量/MW CdTe 市场份额/%CIGS 市场份额/%非晶硅薄膜市场份额 /% 表2 市场份额及趋势预测 2009201020112012201311531865270535553625464591.5721.5880107020902680311937464158 3707513765458181885356.3952.1847.6545.7946.97 12.5211.5111.0210.7612.0931.163.3141.3343.4540.95年份 碲化镉(CdTe )/MW 铜铟镓硒(CIGS )/MW 非晶硅薄膜 /MW 全球产量/MW CdTe 市场份额/%CIGS 市场份额/%非晶硅薄膜市场份额 /%

碲化镉薄膜太阳能电池及其溅射制备

3上海海事大学青年骨干教师培养项目(No.025063)  张榕:通信作者 Tel :021********* E 2mail :rongzhang @https://www.sodocs.net/doc/1f8531091.html, 碲化镉薄膜太阳能电池及其溅射制备3 张 榕1,周海平2,陈 红3 (1 上海海事大学基础科学部,上海200135;2 四川师范大学物理与电子工程学院,成都610066; 3 上海交通大学物理系凝聚态光谱与光电子物理实验室,上海200030) 摘要 简单综述了化合物半导体碲化镉太阳能电池的发展历史、基本结构和核心问题,在此基础上重点总结了 用溅射法制备的多晶碲化镉薄膜太阳能电池的优缺点、面临问题、发展现状,展望了它的发展趋势,并讨论了用溅射法制备渐变带隙碲化镉薄膜太阳能电池以提高转化效率的可能性。 关键词 碲化镉 薄膜太阳能电池 溅射法中图分类号:TM914.42 An Overvie w of CdT e Thin Film Solar Cells and R elevant Sputtering F abrication ZHAN G Rong 1,ZHOU Haiping 2,C H EN Hong 3 (1 Basic Science Department ,Shanghai Maritime University ,Shanghai 200135;2 Department of Physics and Electronic Engineering , Sichuan Normal University ,Chengdu 610066;3 Laboratory of Condensed Matter Spectroscopy and Opto 2electronic Physics , Department of Physics ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200030) Abstract This article firstly gives a brief overview to the development history ,basic structures and critical is 2 sues of compound semiconductor Cd Te 2based solar cells ,then sheds light on the advatages and disadvantages ,current status ,and trend of development of the sputtered polycrystalline Cd Te thin film solar cells.Finally ,it also discusses the possibility to fabricate graded 2bandgap Cd Te solar cells by using the sputtering method K ey w ords Cd Te ,thin film solar cells ,sputtering   0 引言 随着当今世界人口和经济的增长、能源资源的日益匮乏、环境的日益恶化以及人们对电能的需求量越来越大,太阳能的开发和利用已经在全球范围内掀起了热潮。这非常有利于生态环境的可持续发展,造福子孙后代,因此世界各国竞相投资研究开发太阳能电池。 太阳能电池是一种利用光生伏特效应将太阳光能直接转化为电能的器件。早在1839年,科学家们已经开始研究光生伏特效应,到20世纪40年代中期,太阳能电池的研制取得了重大突破,在单晶硅中发现了称之为Czochralski 的过程。1954年,美国贝尔实验室根据这个Czochralski 的过程成功研制了世界上第一块太阳能电池,能量转换效率达到4%。太阳能电池的问世,标志着太阳能开始借助人工器件直接转换为电能,这是世界能源业界的一次新的飞跃。 太阳能电池种类繁多,包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物半导体电池和叠层太阳能电池等。 硅材料是目前太阳能电池材料(即光伏材料)的主流,这不仅因为硅在地壳中含量丰富,而且用它制成的电池转化效率相对较高。单晶硅太阳能电池在实验室里最高的转换效率接近25%,而规模生产的单晶硅太阳能电池,其效率为15%。但是单晶硅太阳能电池制作工艺繁琐,且单晶硅成本价格居高不下,大幅降低成本非常困难,无法实现太阳能发电的大规模普及。 随着新材料的不断开发和相关技术的发展,以其他材料为基础的太阳能电池愈来愈显示出诱人的前景。目前国际低成本大规模生产技术的研究主要集中在多晶硅、大面积薄膜非晶硅、碲化镉(Cd Te )、铜铟硒(CuInSe 2)太阳能电池,Ⅲ2Ⅴ族化合物半导体高效太阳能电池,非晶硅及结晶硅混合型薄膜太阳能电池等方面。与单晶硅太阳能电池相比,除多晶硅、砷化镓、铜铟硒、碲化镉等外,其他材料的电池光电转化效率普遍未超过15%。尽管如此,硅材料仍不是最理想的光伏材料,这主要是因为硅是间接带隙半导体材料,其光学吸收系数较低,所以研究其他光伏材料成为当前的一种趋势。其中,Cd Te 和CuInSe 2被认为是两种非常有应用前景的光伏材料,目前已经取得一定的进展,但是要将它们大规模生产并与晶体硅太阳能电池抗衡还需要投入大量的人力物力进行研发。 Cd Te 是一种化合物半导体,在太阳能电池中一般作吸收层。由于它的直接带隙为1.45eV [1],最适合于光电能量转换, 因此使得约2 μm 厚的Cd Te 吸收层在其带隙以上的光学吸收率达到90%成为可能,允许的最高理论转换效率在大气质量AM1.5条件下高达27%[2]。Cd Te 容易沉积成大面积的薄膜,沉积速率也高。因此,Cd Te 薄膜太阳能电池的制造成本较低,是应用前景较好的一种新型太阳能电池,已成为美、德、日、意等国研发的主要对象。目前,已获得的最高效率为16.5%(1cm 2),电池模块效率达到11%(0.94m 2)[2~4]。然而,人们当前对Cd Te 太阳能电池的特点和发展趋势认识很零散,没有一个系统的、整体的了解。此外,人们对用溅射法制备的多晶碲化

晶硅太阳能电池的特点和种类

晶体硅太阳能电池的种类及特点 太阳能电池已经有30多年的发展历史。目前世界各国研制的硅太阳能电池种类繁多,;主要系列有单晶、多晶、非晶硅几种。其中单晶硅太阳能电池占50%,多晶硅电池占20%、非晶占30%。我国光伏发电发展需解决的关键问题。太阳能光伏发电发展的瓶颈 是成本高。为此,需加大研发力度,集中在降低成本和提高效率的关键技术上有所突破,主要包括:a)晶体硅电池技术。降低太阳硅材料的制备成本:开发专门用于晶体硅太阳 能电池的硅材料,是生产高效和低成本太阳电池的基本条件;同时实现硅材料国产化和 提高性能,从产业链的源头,抓好降低成本工作。提高电池/组件转换效率:高效钝化 技术,高效陷光技术,选择性发射区,背表面场,细栅或者单面技术,封装材料的最佳 折射率等高效封装技术等。光伏技术的发展以薄膜电池为方向,高效率、高稳定性、低 成本是光伏电池发展的基本原则。 单晶硅在太阳能的有效利用当中,太阳能光电利用是近些年来发展最快,也是最具 活力的研究领域。而硅材料太阳能电池无疑是市场的主体,硅基(多晶硅、单晶硅)太阳 能电池占80%以上,每年全世界需消费硅材料3000t左右。生产太阳能电池用单晶硅, 虽然利润比较低,但是市场需求量大,供不应求,如果进行规模化生产,其利润仍然很 可观。目前,中国拟建和在建的太阳能电池生产线每年将需要680多吨的太阳能电池用 多晶硅和单晶硅材料,其中单晶硅400多吨,而且,需求量还以每年15%~20%的增长 率快速增长。硅系列太阳能电池中,单晶硅太阳能电池在实验室里最高的转换效率为23%,而规模生产的单晶硅太阳能电池,其效率为15%,技术也最为成熟。高性能单晶 硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成熟的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅 的电池工艺已近成熟,在电池制作中,一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂 等技术,开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率 主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面,德国夫朗霍费费莱堡太阳 能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化,制 成倒金字塔结构。通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率:通过以上制得 的电池转化效率超过23%。单晶硅具有完整的金刚石结构。通过掺杂得到n,P型单晶硅,进而制备出p/n结、二极管及晶体管,从而使硅材料有了真正的用途。单晶硅太阳能电 池转换效率无疑是最高的,在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于受单晶 硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响,致使单晶硅成本价格居高不下,要想大幅度 降低其成本是非常困难的。 多晶硅众所周知,利用太阳能有许多优点,光伏发电将为人类提供主要的能源,但 目前来讲,要使太阳能发电具有较大的市场,被广大的消费者接受,提高太阳电池的光 电转换效率,降低生产成本应该是我们追求的最大目标,从目前国际太阳电池的发展过 程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合 1

薄膜太阳能电池发展背景

薄膜太陽能電池發展背景 薄膜太陽能電池,顧名思義,乃是在塑膠、玻璃或是金屬基板上形成可產生光電效應的薄膜,厚度僅需數μm,因此在同一受光面積之下比矽晶圓太陽能電池大幅減少矽原料的用量。薄膜太陽能電池並非是新概念的產品,實際上人造衛星就早已經普遍採用砷化鎵(GaAs)所製造的高轉換效率薄膜太陽能電池板(以單晶矽作為基板,轉換效能在30%以上)。 不過,一方面因為製造成本相當高昂,另一方面除了太空等特殊領域之外,應用市場並不多,因此直到近幾年因為太陽能發電市場快速興起後,發現矽晶圓太陽電池在材料成本上的侷限性,才再度成為產業研發中的顯學。目標則是發展出材料成本低廉,又有利於大量生產的薄膜型太陽能電池。 自2006下半年以來,因全球太陽能市場需求成長,造成矽原料供應不足、矽晶太陽能電池及模組生產成本水漲船高。而薄膜太陽能電池因具有輕薄、低成本、可撓曲、多種外觀設計等優點,成為繼矽晶太陽能電池之後,被認為是當前最具發展潛力的太陽能技術。 太陽能電池技術發展 第一代結晶矽 單晶、多晶、非晶 第二代薄膜太陽能電池 矽薄膜、化合物薄膜 第三代染料敏化太陽能電池(DSSC)、其他新技術、新材料薄膜太陽能電池發電原理 薄膜太陽能電池,是以pn半導體接面作為光吸收及能量轉換的主體結構。在基板上分別塗上二種具不同導電性質的p型半導體及n型半導體,當太陽光照射在pn接面,部份電子因而擁有足夠的能量,離開原子而變成自由電子,失去電子的原子因而產生電洞。透過p型半導體及n型半導體分別吸引電洞與電子,把正電和負電分開,在pn接面兩端因而產生電位差。在導電層接上電路,使電子得以通過,並與在pn 接面另一端的電洞再次結合,電路中便產生電流,再經由導線傳輸至負載。 從光產生電的過程當中可知,薄膜太陽能電池的能量轉換效率,與材料的能隙大

薄膜太阳能电池基础知识整理

非晶硅薄膜太阳能电池基础知识 一、优点: 1.光谱特性好(弱光性好、光谱吸收范围宽) 2.温度特性好(温度上升时电池效率下降很小) 3.成本能耗低(硅用量少:2um、生产温度底:200度) 4.生产效率高(连续,大面积,自动化生产) 5.使用方便(重量轻,厚度薄.可弯曲,易携带) 6.无毒无污染、美观大方 缺点: 二、非晶硅薄膜太阳能电池的四个效应: 1.光电效应 2.光致衰退效应(薄膜经较长时间的强光照射或电流通过,在其内部将产生缺陷而 使薄膜的使用性能下降,简称为S-W效应) 3.边缘效应(边缘效率比中心效率低) 4.面积效应(面积越大,效率越低) 三、结构 1.一般结构 2.非晶\微晶硅叠层结构

衬底:玻璃、不锈钢、特种塑料 TOC :透明导电氧化膜(要求:透光性>80%、表面绒面度12~15% 面电阻R 9~13 Ω ) 四、原理 非晶硅太阳电池的工作原理是基于半导体的光伏效应。当太阳光照射到电池上时,电池吸收光层(i 层)能产生光生电子—空穴对,在电池内建电场Vb 的作用下,光生电子和空穴被分离,空穴漂移到P 边,电子漂移到N 边,形成光生电动势VL, VL 与内建电势Vb 相反,当VL = Vb 时,达到平衡; IL = 0, VL 达到最大值,称之为开路电压Voc ; 当外电路接通时,则形成最大光电流,称之为短路电流Isc ,此时VL= 0;当外电路加入负载时,则维持某一光电压VL 和光电流IL 。其I--V 特性曲线见图 3 SiO2(20~40nm) TCO(700~1000nm) a-si(~300nm) SiO2(100nm) μc-Si (~1.7μm ) AZO (~100nm) Ag (130~200nm)

太阳能电池分类知识总结

太阳能电池分类知识总结太阳能电池,也称为光伏电池,是将太阳光辐射能直接转换为电能的器件。由这种器件封装成太阳能电池组件,再按需要将一定数量的组件组合成一定功率的太阳电池方阵,经与储能装置、测量控制装置及直流—交流变换装置等相配套,即构成太阳电池发电系统,也称为光伏发电系统。更多资讯请关注光伏英才网,最权威专业的光伏人才招聘太阳能求职网。 太阳能光伏发电最核心的器件是太阳能电池。而太阳能电池的发展历史已经经过了160多年的漫长的发展历史。从总的发展来看,基础研究和技术进步都起到了积极推进的作用,至今为止,太阳能电池的基本结构和机理没有发生改变。 1.按结构分类:同质节太阳能电池、异质节太阳能电池、肖特基太阳能电池 2.按材料分类:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、有机化合物太阳能电池、敏化纳米晶太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池 3.按工作方式分类:平板太阳能电池、聚光太阳能电池、分光太阳能电池 第一代:单晶硅和多晶硅两种,大约占太阳能电池产品市场的89.9%。第一代太阳能电池基于硅晶片基础之上,主要采用单晶体硅、多晶体硅为材料。其中,单晶硅电池转换效率最高,可达到18-20%,但生产成本高。 第二代:薄膜太阳能电池,占太阳能电池产品市场的9.9%,第二代太阳能电池基于薄膜技术基础之上,主要采用非晶硅及氧化物等为材料。效率比第一代低,最高的的转化效率为13%,但生产成本最低。 第三代:铜铟硒(CIS)等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。主要

处于实验室生产状态,由于其的高效率,低成本而存在潜在庞大的经济效应。 1.硅太阳能电池可分为:单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池 单晶硅太阳能电池,是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池,其转换效率最高,技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的热加工处理工艺基础上。 非晶硅薄膜太阳能电池所采用的硅为a-Si。其基本结构不是pn结而是pin结。掺硼形成p区,掺磷形成n区,i为非杂质或轻掺杂的本征层。 突出特点:材料和制造工艺成本低、制作工艺为低温工艺(100-300℃),耗能较低、易于形成大规模生产能力,生产可全流程自动化、品种多,用途广。 存在问题:光学带隙为1.7eV→对长波区域不敏感→转换效率低。光致衰退效

太阳能电池的分类及其工作原理

1 硅系太阳能电池 1.1 单晶硅太阳能电池 硅系列太阳能电池中,单晶硅大阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近成熟,在电池制作中,一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术,开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面,德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化,制成倒金字塔结构。并在表面把一13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合.通过改 进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率:通过以上制得的电池转化效率超过23%,是大值可达23.3%。Kyocera公司制备的大面 积(225cm2)单电晶太阳能电池转换效率为19.44%,国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发,研制的平面高效单晶硅电池(2cm X 2cm)转换效率达到19.79%,刻槽埋栅电极晶体硅电池(5cm X 5cm)转换效率达8.6%。 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的,在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响,致使单晶硅成本价格居高不下,要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料,寻找单晶硅电池的替代产品,

现在发展了薄膜太阳能电池,其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。 1.2 多晶硅薄膜太阳能电池 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350-450μm的高质量硅片 上制成的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,人们从70年代中期就开始在廉价衬 底上沉积多晶硅薄膜,但由于生长的硅膜晶粒大小,未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜,人们一直没有停止过研究,并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。此外,液相外延法(LPPE)和溅射沉积法也可用来 制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4,为反 应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办 法是先用 LPCVD在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层,再将这层非晶 硅层退火,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环节,目前采用的技术主

太阳能电池的分类简介

太阳能电池的分类: 太阳能电池的分类简介 太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表示为a-)两大类,而前者又分为单结晶形和多结晶形。 按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形,而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形 (a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化锌 (Zn 3 p 2 )等。 太阳能电池根据所用材料的不同,太阳能电池还可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池,其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的,在应用中居主导地位。 (1)硅太阳能电池 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。 单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%,规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于单晶硅成本价格高,大幅度降低其成本很困难,为了节省硅材料,发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉,而效率高于非晶硅薄膜电池,其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。因此,多晶硅薄膜电池不久将会国际空间站太阳能电池板在太阳能电地市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻,转换效率较高,便于大规模生产,有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应,稳定性不高,直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题,那么,非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。 (2)多元化合物薄膜太阳能电池 多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐,其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。 硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高,成本较单晶硅电池低,并且也易于大规模生产,但由于镉有剧毒,会对环境造成严重的污染,因此,并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。 砷化镓(GaAs)III-V化合物电池的转换效率可达28%,GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感,适合于制造高效单结电池。但是GaAs材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs 电池的普及。 铜铟硒薄膜电池(简称CIS)适合光电转换,不存在光致衰退问题,转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点,将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源,由于铟和硒都是比较稀有的元素,因此,这类电池的发展又必然受到限制。 (3)聚合物多层修饰电极型太阳能电池 以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好,制作容易,材料来源广泛,成本底等优势,从而对大规模利用太阳能,提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始,不论是使用寿命,还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品,还有待于进一步研究探索。 (4)纳米晶太阳能电池 纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的,优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上,制作成本仅为硅太阳电池的1/5~1/10.寿命能达到20年以上。 此类电池的研究和开发刚刚起步,不久的将来会逐步走上市场。 (5)有机太阳能电池 有机太阳能电池,就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。大家对有机太阳能电池不熟悉,这是情理中的事。如今量产的太阳能电池里,95%以上是硅基的,而剩下的不到5%也是由其它无机材料制成的。 Page 1 of 1

薄膜太阳能电池,你了解多少

薄膜太阳能电池,你了解多少? 光伏电池组件来源:新能源前线2017/10/19 16:48:14我要投稿 关键词: 薄膜电池太阳能电池光伏技术 近几年来,太阳能电池越来越受到科研人员的重视,发展迅速,前景光明。除了传统的晶体硅用于太阳能电池的制备中,现在薄 膜太阳能电池板也发展得如火如荼,那么薄膜太阳能电池有哪些? 它们的性能如何?跟着小编看看吧! 随着基础科学的发展,太阳能电池板的性能也有了很大的提高。薄膜太阳能电池板正逐渐成为主流。相比于传统的硅材料太阳能电池板,它具有更好的柔韧性,拓宽了太阳能电池的应用领域,能够和你家的结构设计无缝连接! 传统太阳能电池板和薄膜电池板的不同,二者之间最明显的区别在于厚度,导致了传统太阳能电池板和薄膜太阳能电池在太阳能捕获效率上存在差异,其原因在于材料的不同,薄膜太阳能电池采用了不同的化合物。 传统的太阳能板用的是晶体硅(C-Si),这项技术已经发展多年,比较成熟可靠。值得注意的是,虽然C-Si具有较高的能量转换效率,但是实际吸光效率较差,这就意味着太阳能板必须足够厚,才能提高实际效率。与此不同的是,薄膜技术可以“混搭”多种元素,比传统太阳能板薄350倍左右,通过在玻璃、金属、塑料等材料表面镀膜或者沉积就可以制备太阳能电池面板。这样,不同类型的材料对光能可以充分利用,提高效率。

薄膜太阳能电池的类型 现在,薄膜太阳能电池要达到两个目标:一是要具有足够的柔韧性,能够在大型建筑材料表面附着,二是要实现和传统太阳能电池一样的效率,甚至更高。不同的制备技术所得的薄膜太阳能板和传统的太阳能板相比,具有不同的优缺点。通常对薄膜太阳能板的命名来自于半导体材料的类型。 1.不定形硅(a-Si) 图1.a-Si光伏电池结构 不定形硅是最早的也是最成熟的用于制作薄膜太阳能电池。这可能是因为晶体硅早已用在传统太阳能电池上,人们对硅电子的性质的了解比较透彻。 优点:

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