【正文】 空間應(yīng)用范圍有限，當(dāng)時(shí)太陽(yáng)電池造價(jià)昂貴，發(fā)展受到限制。 ? 太陽(yáng)能電池 完全滿足這些要求 ? 1958年，美國(guó)的“先鋒一號(hào)”人造衛(wèi)星就是用了太陽(yáng)能電池作為電源，成為世界上第一個(gè)用太陽(yáng)能供電的衛(wèi)星 . ? 空間電源的需求使太陽(yáng)電池作為尖端技術(shù)，身價(jià)百倍。目前，技術(shù)最成熟，并具有商業(yè)價(jià)值的太陽(yáng)電池要算硅太陽(yáng)電池。太陽(yáng)能電池的奧妙就在這個(gè)“結(jié)”上， P－ N結(jié)就像一堵墻，阻礙著電子和空穴的移動(dòng) ? 當(dāng)太陽(yáng)能電池受到陽(yáng)光照射時(shí)，電子接受光能，向 N型區(qū)移動(dòng)，使 N型區(qū)帶負(fù)電，同時(shí)空穴向 P型區(qū)移動(dòng)，使 P型區(qū)帶正電。當(dāng)受到外來(lái)能量的作用時(shí)，這些電子就會(huì)脫離軌道而成為自由電子，并在原來(lái)的位置上留下一個(gè)“空穴”。 3．太陽(yáng)能電池 ? 太陽(yáng)的光輝普照大地，它是明亮的使者，太陽(yáng)的光除了照亮世界，使植物通過(guò)光合作用把太陽(yáng)光轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N養(yǎng)分，供人們食用，產(chǎn)生纖維質(zhì)供人們做衣服，生長(zhǎng)木材給我們建筑房屋以外，太陽(yáng)的光還可以通過(guò)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)變?yōu)殡姟? ? a)無(wú)光照時(shí)熱平衡態(tài)， NP型半導(dǎo)體有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)，勢(shì)壘高度為qUD=EFNEFP。 此時(shí) ? ? 令 Ip=SE， 則 ? )( 00 pKTqUIIeII ???)( 00 SEIeII KTe q U???0I? 開(kāi)路電壓 Uoc： 光照下的 PN結(jié)外電路開(kāi)路時(shí) P端對(duì)N端的電壓，即上述電流方程中 I=0時(shí)的 U值： ? )(0 00 SEIeI KTe q U???)/l n ( ()/(/)l n ()/( 000 ISEqKTIISEqKTU oc ???? 短路電流 Isc： 光照下的 PN結(jié)，外電路短路時(shí)，從 P端流出，經(jīng)過(guò)外電路，從 N端流入的電流稱為短路電流 Isc。 Ln+Lp=L遠(yuǎn)大于 PN結(jié)本身的寬度。此電場(chǎng)使勢(shì)壘降低，其減小量即光生電勢(shì)差 ， P端正， N端負(fù)。只有 P區(qū)的光生電子和 N區(qū)的光生空穴和結(jié)區(qū)的電子空穴對(duì)（少子） 漂移 到結(jié)電場(chǎng)附近時(shí)能在內(nèi)建電場(chǎng)作用下 漂移 過(guò)結(jié)。 ? 禁帶寬的材料， ni較小，故 UD也大。在結(jié)區(qū)這時(shí)導(dǎo)帶與價(jià)帶則發(fā)生相應(yīng)的彎曲，形成勢(shì)壘。 ? 從能帶圖看， N型、 P型半導(dǎo)體單獨(dú)存在時(shí)， EFN與 EFP有一定差值。 ? 設(shè)想在結(jié)形成的一瞬間，在 N區(qū)的電子為多子，在 P區(qū)的電子為少子，使電子由 N區(qū)流入 P區(qū)，電子與空穴相遇又要發(fā)生復(fù)合，這樣在原來(lái)是 N區(qū)的結(jié)面附近電子變得很少，剩下未經(jīng)中和的施主離子 ND+形成正的空間電荷。以下以 PN結(jié)為例說(shuō)明 。 ? 2022年 5月 9日，總投資 3億美元的電池基地落戶上海，這是全球首個(gè)硅薄膜電池基地。同年底，VC和 PE齊助陣，共同募集 8000萬(wàn)美元，成為 2022年私募之最，襄助尚德電力成為中國(guó)大陸首家登陸紐交所的民營(yíng)企業(yè)，由此，施正榮個(gè)人也榮登中國(guó)富豪榜首。 ? 2022年 8月 8日被紐約證券交易所聘任為國(guó)際顧問(wèn)委員會(huì)成員，成為 30位紐交所國(guó)際顧問(wèn)唯一的中國(guó)大陸顧問(wèn)。 ? 2022年，回國(guó)創(chuàng)辦無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力有限公司，現(xiàn)任無(wú)錫尚德電力控股有限公司董事長(zhǎng)兼 CEO。 1988年留學(xué)于澳大利亞新南威爾士大學(xué)，師從國(guó)際太陽(yáng)能電池權(quán)威、 2022年諾貝爾環(huán)境獎(jiǎng)得主馬丁 ? 自“六五”以來(lái)我國(guó)政府一直把研究開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能和可再生能源技術(shù)列入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃，大大推動(dòng)了我國(guó)太陽(yáng)能和可再生能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 ? 日本在 70年代制定了“陽(yáng)光計(jì)劃”，1993年將“月光計(jì)劃”（節(jié)能計(jì)劃）、“環(huán)境計(jì)劃”、“陽(yáng)光計(jì)劃”合并成“新陽(yáng)光計(jì)劃”。 ? 70年代以來(lái)，鑒于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加，世界上許多國(guó)家掀起了開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能和可再生能源的熱潮。 ? 太陽(yáng)能作為可再生能源的一種，則是指 太陽(yáng)能的直接轉(zhuǎn)化和利用 。 ? 通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能利用的屬于 太陽(yáng)能熱利用技術(shù) ，再利用熱能進(jìn)行發(fā)電的稱為太陽(yáng)能熱發(fā)電，也屬于這一技術(shù)領(lǐng)域； ? 通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能 利用的屬于太陽(yáng)能 光發(fā)電技術(shù)，光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件的 光伏效應(yīng)原理 進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的，因此又稱太陽(yáng)能光伏技術(shù)。 ? 1973年，美國(guó)制定了政府級(jí)的陽(yáng)光發(fā)電計(jì)劃。 ? 德國(guó)等歐共體國(guó)家及一些發(fā)展中國(guó)家也紛紛制定了相應(yīng)的發(fā)展計(jì)劃。 ? 二十多年來(lái) ， 太陽(yáng)能利用技術(shù)在研究開(kāi)發(fā) 、 商業(yè)化生產(chǎn) 、 市場(chǎng)開(kāi)拓方面都獲得了長(zhǎng)足發(fā)展 ， 成為世界快速 、 穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一 。格林教授。 ? 2022年 10月，榮獲第十五屆國(guó)際光伏科學(xué)與工程大會(huì)（ PVSEC15） 國(guó)際光伏科學(xué)與工程特別貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。 創(chuàng)業(yè)之路 ? 2022年，帶著技術(shù)和在澳洲兩年的薪水 40萬(wàn)美元，施正榮回國(guó)創(chuàng)辦尚德太陽(yáng)能電力有限公司 ? 2022年 9月，第一條生產(chǎn)線投產(chǎn)運(yùn)行，盡管產(chǎn)品性能優(yōu)異，產(chǎn)品仍然賣不出去，堅(jiān)持?jǐn)?shù)月后，跟隨他的幾位骨干相繼離開(kāi)。 ? 2022年 3月，尚德電力對(duì)外宣布，將連續(xù) 8年，向韓國(guó)東洋制鐵化學(xué)株式會(huì)社提供多晶硅，合同金額為 。相比硅片太陽(yáng)能電池，它的轉(zhuǎn)換效率略低，卻很具成本優(yōu)勢(shì)，每瓦太陽(yáng)能電池成本可從 ，但同時(shí)也面臨資金、技術(shù)的門檻。 熱平衡態(tài)下的 PN結(jié) ? PN結(jié)的形成： ? 同質(zhì)結(jié)可用一塊半導(dǎo)體經(jīng)摻雜形成 P區(qū)和 N區(qū)。同樣，空穴由 P區(qū)擴(kuò)散到 N區(qū)后，由不能運(yùn)動(dòng)的受主離子 NA形成負(fù)的空間電荷。當(dāng) N型與 P型兩者緊密接觸時(shí)，電子要從費(fèi)米能級(jí)高的一方向費(fèi)米能級(jí)低的一方流動(dòng)，空穴流動(dòng)的方向相反。勢(shì)壘高度等于 N型、 P型半導(dǎo)體單獨(dú)存在時(shí)費(fèi)米能級(jí)之差： ? qUD=EFNEFP ? 得 ? UD=(EFNEFP)/q ? q： 電子電量 ? UD： 接觸電勢(shì)差或內(nèi)建電勢(shì) ? ? 對(duì)于在耗盡區(qū)以外的狀態(tài)： ? UD=(KT/q)ln(NAND/ni2) ? NA、 ND、 ni： 受主、施主、本征載流子濃度。 光照下的 PN結(jié) ? PN結(jié)光電效應(yīng)： 當(dāng) PN結(jié)受光照時(shí)，樣品對(duì)光子的本征吸收和非本征吸收都將產(chǎn)生光生載流子。 ? 光生電子被拉向 N區(qū)，光生空穴被拉向P區(qū)，即電子空穴對(duì)被內(nèi)建電場(chǎng)分離。 于是有結(jié)電流由 P區(qū)流向 N區(qū)，其方向與光電流相反。故可以認(rèn)為在結(jié)附近平均擴(kuò)散距離 L內(nèi)所產(chǎn)生的光生載流子都對(duì)光電流有貢獻(xiàn)。 即上述電流方程中 U=0時(shí)的 I值，得 Isc=SE。 ? b)穩(wěn)定光照下 PN結(jié)外電路開(kāi)路，由于光生載流子積累而出現(xiàn)光生電壓，勢(shì)壘高度為 q(UDUoc)。 ? 太陽(yáng)能電池是一種近年發(fā)展起來(lái)的新型的電池。 ? 在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。這樣，在 P－ N結(jié)兩端便產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，也就是通常所說(shuō)的電壓。 ? 1953年美國(guó)貝爾研究所首先應(yīng)用這個(gè)原理試制成功硅太陽(yáng)電池，獲得 6%光電轉(zhuǎn)換效率的成果。 ? 現(xiàn)在，各式各樣的衛(wèi)星和空間飛行器上都裝上了布滿太陽(yáng)能電池的“翅膀”，使它們能夠在太空中長(zhǎng)久遨游。 ? 70年代初，世界石油危機(jī)促進(jìn)了新能源的開(kāi)發(fā)，開(kāi)始將太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)向地面應(yīng)用，技術(shù)不斷進(jìn)步，光電轉(zhuǎn)換效率提高，成本大幅度下降。 ? 現(xiàn)在，最先進(jìn)的太陽(yáng)能飛機(jī)，飛行高度可達(dá) 2萬(wàn)多米，航程超過(guò) 4000公里。 ? 用太陽(yáng)能電池發(fā)電確實(shí)是一種誘人的方式，據(jù)專家測(cè)算，如果能把撒哈拉沙漠太陽(yáng)輻射能的 1％收集起來(lái)，足夠全世界的所有能源消耗 。 ? 芬蘭制成了一種用太陽(yáng)能電池供電的彩色電視機(jī)，太陽(yáng)能電池板就裝在住家的房頂上，還配有蓄電池，保證電視機(jī)的連續(xù)供電，既節(jié)省了電能又安全可靠。 4．多晶硅及其他光電轉(zhuǎn)換材料 光伏效應(yīng) ? 現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，一方面加大對(duì)能源的需求，引發(fā) 能源危機(jī) ；另一方面在常規(guī)能源的使用中釋放出大量的二氧化碳?xì)怏w，導(dǎo)致全球性的“ 溫室效應(yīng)” 。在能源短缺，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日益嚴(yán)重的我國(guó)，低成本高效率地利用太陽(yáng)能尤為重要。 當(dāng)光照在太陽(yáng)電池的表面后，能量大于禁帶寬度的光子便激發(fā)出電子和空穴對(duì)，這些非平衡的少數(shù)載流子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下分離開(kāi)，在電池的上下兩極累積，這樣電池便可以給外界負(fù)載提供電流。 ? 目前，鑄造多晶硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)取代直拉單晶硅成為最主要的光伏材料。 ? 從固體物理學(xué)上講，硅材料并不是最理想的光伏材料，這主要是因?yàn)楣枋情g接能帶半導(dǎo)體材料，其光吸收系數(shù)較低，所以研究其他光伏材料成為一種趨勢(shì)。有關(guān)硅光電池的報(bào)道出現(xiàn)于 1941年。這是硅太陽(yáng)電池發(fā)展的第一個(gè)時(shí)期。這個(gè)時(shí)期的主要特征是把表面鈍化技術(shù)、降低接觸復(fù)合效應(yīng)、后處理提高載流子壽命、改進(jìn)陷光效應(yīng)引入到電池的制造工藝中。 1 晶硅電池的技術(shù)發(fā)展 ? 1． 1地面應(yīng)用推動(dòng)各種新型電池的出現(xiàn)和發(fā)展 ? 晶硅電池在 70年代初引入地面應(yīng)用。因其淺結(jié)（ 0． 1一0． 2181。這種技術(shù)后來(lái)被高效電池和工業(yè)化電池普遍采用。 ? （ 5） M1S電池 —— 是肖特基（ MS） 電池的改型，即在金屬和半導(dǎo)體之間加入 1． 5一 3． 0nm絕緣層，使 MS電池中多子支配暗電流的情況得到抑制，而變成少子隧穿決定暗電流，與 pn結(jié)類似。 SiN薄膜的作用是：①保護(hù)電池；②作為減反（ ARC）； ? 降低薄膜復(fù)合速度：①在 p型半導(dǎo)體一側(cè)產(chǎn)生一個(gè) n型導(dǎo)電反型層。這種電池對(duì)后來(lái)的高效電池起到過(guò)渡作用。后來(lái)的高效電池是在這些早期實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)上的發(fā)展起來(lái)的。從鈍化發(fā)射區(qū)太陽(yáng)電池（ PESC） 的薄氧化層（＜ 10nm） 發(fā)展到 PCC／ PERC／PER1電池的厚氧化層（ 110nm）。 （ 1）新南威爾士大學(xué)高效電池 ? （ A） 鈍化發(fā)射區(qū)電池（ PESC） ：PESC電池 1985年問(wèn)世， 1986年 V型槽技術(shù)又被應(yīng)用到該電池上，效率突破20％ 。 ? 早期 PESC電池采用淺結(jié)，然而后來(lái)的研究證明，淺結(jié)只是對(duì)沒(méi)有表面鈍化的電池有效，對(duì)有良好表面鈍化的電池是不必要的，而氧化層鈍化的性能和鋁吸除的作用能在較高溫度下增強(qiáng)，因此最佳 PESC電池的發(fā)射結(jié)深增加到 1181。 ? PESC電池的金屬化由剝離方法形成Tipd接觸，然后電鍍 Ag構(gòu)成。然而由于背表面的高復(fù)合和低反射，它成了限制 PESC電池技術(shù)進(jìn)一步提高的主要因素。由于硼擴(kuò)散層減小了有效表面復(fù)合，接觸點(diǎn)問(wèn)距可以減小到 250181。 ? （ D） 埋柵電池 ： UNSW開(kāi)發(fā)的激光刻槽埋柵電池，在發(fā)射結(jié)擴(kuò)散后，用激光在前面刻出 20181。電極位于電池內(nèi)部，減少了柵線的遮蔽面積。為了減少金屬條的遮光效應(yīng)，金屬電極設(shè)計(jì)在電池的背面。m擴(kuò)散區(qū)，5181。這種電池的轉(zhuǎn)換效率在為 22． 3％ 。c Si異質(zhì) pp+結(jié)高效電池 ? SHARP公司能源轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)室的高效電池，前面采用絨面織構(gòu)化，在 SiO2鈍化層上沉積 SiN，后面用 RFPECVD摻硼的 181。 （ 5）我國(guó)單晶硅高效電池 ? 天津電源研究所在國(guó)家科委“八五”計(jì)劃支持下開(kāi)展高效電池研究，其電池結(jié)構(gòu)類似 UNSW的 V型槽 PE SC電池，電池效率達(dá)到 20． 4％。電池工藝主要采用吸雜、鈍化、背場(chǎng)等技術(shù)。 ? 常規(guī)鋁吸雜工藝是在電池的背面蒸鍍鋁膜后經(jīng)過(guò)燒結(jié)形成，也