【正文】 將硅錠切成硅片，該過程有 50％的硅材料損耗，成本昂貴。 此法沉積出的 Si粉未顆粒只有十分之幾毫米，可用作直拉單晶的投爐料或直接制造 Si帶。 典型的半導體級硅的制備過程：粉碎的冶金級硅在硫化床反應器中與 HCI氣體混合并反應生成三氯氫硅和氫氣， Si＋3HCI→SiHC1 3＋ H2。 大部分冶金級硅用于制鐵和制鋁工業(yè)。 硅主要以 SiO2形式存在于石英和砂子中。 由于經費制約，我國太陽級硅的研究工作限于較簡易的化學與物理提純。據稱，電池組件的主要成本是封裝玻璃，商業(yè)化后的發(fā)電成本可與煤電相比。該所采用 RTCVD技術在重摻雜非活性硅襯底上制備多晶硅薄膜和電池， 1cm2電池效率在達到 ％，目前正在向非硅質襯底轉移。嚴格說，后者不屬于薄膜電池技術，只能算作薄片化硅電池技術。但非晶硅電池由于效率低、不穩(wěn)定（光衰減），市場份額逐年降低， 1998年市場份額降為 13％。5％。 15cmX15cm大面積多晶硅電池效率達 17． 1％。該工藝打破了多晶硅電池不適合采用高溫過程的傳統(tǒng)觀念。m的 HEM（ 熱交換法）多晶硅片制作電池， n+發(fā)射區(qū)的形成和磷吸雜結合，采用快速熱過程制備鋁背場，用 lift一 off法制備 Ti／ Pd／ Ag前電極，并加雙層減反射膜。我國北京有色金屬研究總院及中科院感光化學研究所共同研制的在絲網印刷的多晶硅太陽電池上使用多孔硅也已達到接近實用的結果。在多晶硅太陽電池表面采用 PECVD法鍍上一層氮化硅減反射膜，由于硅烷分解時產生氫離子，對多晶硅可產生氫鈍化的效果。 ? 鈍化是提高多晶硅質量的有效方法。吸雜工藝也在微電子器件工藝中得到應用，可見其對純度達到一定水平的單晶硅硅片也有作用，但其所用的條件未必適用于太陽電池，因而要研究適合太陽電池專用的吸雜工藝。 1． 3多晶硅高效電池 ? 多晶硅太陽電池的出現主要是為了降低成本，其優(yōu)點是能 直接制備出適于規(guī)模化生產的大尺寸方型硅錠 ， 設備比較簡單，制造過程簡單、省電、節(jié)約硅材料 ， 對材質要求也較低。cSi薄膜接觸。由于背面硼擴散一般造成高表面復合，局部鋁擴散被用來制作電池的表面接觸，2cmX2cm電池電池效率達到 23． 3％（ Voc=700mV， Isc－～ 41． 3mA， FF一0． 806）。 （ 2）斯坦福大學的背面點接觸電池（ PCC） ? 襯底采用 n型低阻材料（取其表面及體內復合均低的優(yōu)勢），襯底減薄到約100181。位于背面的發(fā)射區(qū)被設計成點狀， 50181。電池效率達到 19． 6％。m深的溝槽，將槽清洗后進行濃磷擴散。m而不增加背表面的復合，從而大大減小了電池的串聯(lián)電阻。它用背面點接觸來代替 PESC電池的整個背面鋁合金接觸，并用TCA（ 氯乙烷）生長的 110nm厚的氧化層來鈍化電池的正表面和背表面。 ? 填充因子 FF%：評估太陽電池負載能力的重要因素。 ? 值得注意的是，目前所有效率超過 20％的電池都采用 深結 而不是淺結。降低發(fā)射極電阻可提高電池填充因子。 ? 此外，表面 V型槽和倒金字塔技術，雙層減反射膜技術的提高和陷光理論的完善也進一步減小了電池表面的反射和對紅外光的吸收。 ? 我國在“八五”和“九五”期間也進行了高效電池研究，并取得了可喜結果。 1． 2晶硅太陽電池向高效化和薄膜化方向發(fā)展 ? 晶硅電池在過去 20年里有了很大發(fā)展，許多新技術的采用和引入使太陽電池效率有了很大提高。 ? 該電池優(yōu)點是工藝簡單，但反型層的薄層電阻太高。經過改進的 M1S電池正面有 20一 40181。由于 SnO In2O（ In2O3＋ SnO2） 等帶隙寬，透光性好，制作電池工藝簡單，曾引起許多研究者的興趣。在一段時間里，淺結被認為是高效的關鍵技術之一而被采用。 ? 例如： ? （ 1） 背表面電場（ BSF） 電池 —— 在電池的背面接觸區(qū)引入同型重摻雜區(qū)，由于改進了接觸區(qū)附近的收集性能而增加電池的短路電流；背場的作用可以降低飽和電流，從而改善開路電壓，提高電池效率。 ? 在太陽電池的整個發(fā)展歷程中，先后出現過各種不同結構的電池，如肖特基（ Ms）電池， MINP電池；異質結電池（如 ITO（ n）／ Si（ p）， aSi／ cSi， Ge／ Si） 等，其中 同質 pn結電池 結構自始至終占主導地位，其它結構對太陽電池的發(fā)展也有重要影響。 ? 與此同時，硅太陽電池開始在地面應用，而且不斷擴大，到 70年代未地面用太陽電池產量已經超過空間電池產量，并促使成本不斷降低。 ? 硅太陽電池于 1958年首先在航天器上得到應用。 5．晶體硅太陽電池及材料 ? 1839年，法國 Becqueral第一次在化學電池中觀察到光伏效應。 ? 因此關于鑄造多晶硅中缺陷和雜質規(guī)律的研究，以及工藝中采用合適的吸雜，鈍化工藝是進一步提高鑄造多晶硅電池的關鍵 。以晶體硅材料制備的太陽能電池主要包括： 單晶硅 太陽電池，鑄造 多晶硅 太陽能電池， 非晶硅 太陽能電池和薄膜晶體 硅電池。常規(guī)太陽電池簡單裝置如圖 1所示。作為最理想的可再生能源，太陽能具有“取之不盡，用之不竭”的特點，而利用太陽能發(fā)電具有環(huán)保等優(yōu)點，而且不必考慮其安全性問題。 ? 我國的一些電視臺也已用太陽能電池為電源，投資省，使用方便，很受歡迎 。 ? 1992年美國加州公用局又開始研制一種“革命性的太陽能發(fā)電裝置”，預計可供加州 1／ 3的用電量。 ? 在建造太陽能電池發(fā)電站上，許多國家也取得了較大進展。 ? 太陽能電池近年也被人們用于生產、生活的許多領域。 ? 以太陽能電池作為電源可以使衛(wèi)星安全工作達 20年之久，而化學電池只能連續(xù)工作幾天。這是由于當時宇宙空間技術的發(fā)展，人造地球衛(wèi)星上天，衛(wèi)星和宇宙飛船上的電子儀器和設備，需要足夠的持續(xù)不斷的電能，而且要求重量輕，壽命長，使用方便，能承受各種沖擊、振動的影響。 ? 制造太陽電池的半導體材料已知的有十幾種，因此太陽電池的種類也很多。 ? 若把這兩種半導體結合，交界面便形成一個 P－ N結。 ? 半導體 硅 原子的外層有 4個電子，按固定軌道圍繞原子核轉動。 ? d)有光照有負載，一部分光電流在負載上建立起電壓 Uf， 另一部分光電流被 PN結因正向偏壓引起的正向電流抵消，勢壘高度為 q(UDUf)。 弱光照下， Isc與 E有線性關系 。 光照下的 PN結電流方程： ? 與熱平衡時比較，有光照時， PN結內將產生一個附加電流（光電流） Ip， 其方向與 PN結反向飽和電流 相同，一般 Ip≥I0。設 N區(qū)中空穴在壽命 τp的時間內擴散距離為 Lp， P區(qū)中電子在壽命 τn的時間內擴散距離為Ln。它們產生一個與熱平衡 PN結的 內建電場方向相反 的 光生電場 ，其方向由 P區(qū)指向N區(qū)。因 P區(qū)產生的光生空穴， N區(qū)產生的光生電子屬多子，都被勢壘阻擋而不能過結。在一定溫度下， PN結兩邊摻雜濃度越高， UD越大。 ? 在內建電場作用下， EFN將連同整個 N區(qū)能帶一起下移， EFP將連同整個 P區(qū)能帶一起上移，直至將費米能級拉平為 EFN=EFP， 載流子停止流動為止。 ? 熱平衡下 PN結模型及能帶圖 ? PN結能帶與接觸電勢差： 在熱平衡條件下，結區(qū)有統(tǒng)一的EF； 在遠離結區(qū)的部位， EC、 EF、 Eν之間的關系與結形成前狀態(tài)相同。 在 PN區(qū)交界面處因存在載流子的濃度差，故彼此要向對方 擴散 。 ? 產生這種電位差的機理有好幾種，主要的一種是由于 阻擋層 的存在。 ? 多晶硅的風險愈演愈烈，施正榮再度掌舵方向，進入薄膜太陽能領域。 ? 2022年，在無錫市委書記的幫助下成功完成企業(yè)私有化，原先占尚德股份 75%的國有股獲益十幾倍后，相繼退出。遠超福布斯 2022年中國首富榮智健的 美元與胡潤百富榜首富黃光裕的 140億元人民幣，成為中國新的首富。后任該中心研究員和澳大利亞太平洋太陽能電力有限公司執(zhí)行董事，個人持有 10多項太陽能電池技術發(fā)明專利。 1986年畢業(yè)于中國科學院上海光學精密機械研究所，獲碩士學位。 開發(fā)利用太陽能和可再生能源成為國際社會的一大主題和共同行動，成為各國制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內容。 ? 1992年，美國政府頒布了新的光伏發(fā)電計劃，制定了宏偉的發(fā)展目標 。這兩項技術突破為太陽能利用進入現代發(fā)展時期奠定了技術基礎 。 物理前沿知識講座 主講人：王怡、趙昶、李東臨等 第一講：太陽能光伏技術 1．太陽能概況 ? 太陽能是各種可再生能源中最重要的 基本能源 ，生物能、風能、海洋能、水能等都來自太陽能，廣義地說，太陽能包含以上各種可再生能源。 二十世紀 50年代，太陽能利用領域出現了兩項重大技術突破：一是1954年美國貝爾實驗室研制出 6％的實用型單晶硅電池，二是 1955年以色列 Tabor提出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽吸收涂層。 ? 1980年又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃，累計投入達 8億多美元。 90年代以來聯(lián)合國召開了一系列有各國領導人參加的高峰會議，討論和制定世界太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃、國際太陽能公約，設立國際太陽能基金等，推動全球太陽能和可再生能源的開發(fā)利用。 施正榮 光伏界的“比爾蓋茨 ” 出生于 1963年 2月 1983年畢業(yè)于長春理工大學 (原長春光學精密機械學院 )，獲學士學位。 1991年以優(yōu)秀的多晶硅薄膜太陽電池技術獲博士學位。 ? ? 2022年，在 《 福布斯 》 雜志“全球富豪榜”上，無錫尚德太陽能電力有限公司董事長兼 CEO施正榮以 22億美元排名第 350位。 ? 2022年，尚德產值翻了十倍，利潤接近2022萬美元。 4月，尚德電力打入日本市場，收購日本最大的光伏組件制造商之一的 MSK公司，并且向 Socovoltaic系統(tǒng)公司供應 230MSK光伏玻璃板，用于設計、制造和設置一體化光伏（ BIPV） 系統(tǒng)。 2．光 伏 效 應 ? 光生伏特效應簡稱為光伏效應，指光照使不均勻半導體或半導體與金屬組合的不同部位之間產生電位差的現象。由于雜質的激活能量 ΔE很小，在室溫下雜質差不多都電離成受主離子 NA和施主離子 ND+。 ? 在 P區(qū)與 N區(qū)界面兩側產生不能移動的離子區(qū)（也稱耗盡區(qū)、空間電荷區(qū)、阻擋層 ），于是出現空間電偶層，形成內電場（稱內建電場）此電場對兩區(qū) 多子的擴散有抵制 作用，而對少子的 漂移 有幫助作用，直到 擴散流等于漂移流時達到平衡 ，在界面兩側建立起穩(wěn)定的內建電場 。同時產生 內建電場 ，內建電場方向為從 N區(qū)指向 P區(qū) 。 ? 可見 UD與摻雜濃度有關。但能引起光伏效應的只能是本征吸收所激發(fā)的少數載流子。這導致在 N區(qū)邊界附近有光生電子積累，在 P區(qū)邊界附近有光生空穴積累。 實際上，并非所產生的全部光生載流子都對光生電流有貢獻。而產生的位置距離結區(qū)超過 L的電子空穴對，在擴散過程中將全部 復合掉，對 PN結光電效無貢獻 。 ? Uoc與 Isc是光照下 PN結的兩個重要參數，在一定溫度下， Uoc與光照度 E成對數關系，但最大值不超過接觸電勢差 UD