【正文】 易流動(dòng)（稱為正向）。太陽(yáng)電池可利用的電子主要是價(jià)帶電子。由于此時(shí)結(jié)處于正向偏置，因此，上述短路光電流和二極管的正向電流相等，并由此可以決定VOC的值。 無(wú)光照及光照時(shí)電流－電壓特性當(dāng)給太陽(yáng)電池連結(jié)負(fù)載R，并用太陽(yáng)光照射時(shí)，則負(fù)載上的電流Im和電壓Vm將由圖中有光照時(shí)的電流一電壓特性曲線與V=IR表示的直線的交點(diǎn)來(lái)確定。由于光子的能量比硅的禁帶寬度大，因此電子被激發(fā)到比導(dǎo)帶底還高的能級(jí)處。由于電路中無(wú)電源，電壓V=IR實(shí)際加在太陽(yáng)電池的結(jié)上，即結(jié)處于正向偏置。時(shí)的情況，AM0則表示在宇宙空間中的分布在實(shí)際的半導(dǎo)體表面的反射率與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)，一般為30～50％。設(shè)l39。）、TiOTa2O5（n1187。假如結(jié)形成的很好，禁帶寬度愈寬的半導(dǎo)體，VOC也愈大。（b）的形式。當(dāng)溫度升高時(shí)，I—V曲線形狀改變，填充因子下降，所以轉(zhuǎn)換效率隨溫度的增加而降低。二、溫度隨溫度的增加，效率η下降。C， %。設(shè)想光強(qiáng)被濃縮了X倍，單位電池面積的輸入功率和JSC都將增加X(jué)倍，同時(shí)VOC也隨著增加(kT/q)lnX倍。 高摻雜效應(yīng)。在P/P+結(jié)處的電場(chǎng)妨礙電子朝背表面流動(dòng)存在一個(gè)電子勢(shì)壘，它容易做到歐姆接觸，在這里電子也被復(fù)合，在P/P＋界面處的復(fù)合速率可表示為 ()其中N+a，Dn＋和Ln+分別是P＋區(qū)中的摻雜濃度、擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散長(zhǎng)度。一定的串聯(lián)電阻RS的影響是改變I－V曲線的位置。對(duì)太陽(yáng)光，采用多層涂層能得到更好的效果。通常開(kāi)路電壓較高時(shí)，F(xiàn)F也較大。到七十年代中期，由于石油危機(jī)，人們將注意力投到新能源上。硅片質(zhì)量直接影響成品電池的性能，它的價(jià)格在很大程度上決定了成品電池的成本。為了進(jìn)一步降低電池成本，人們還在研究單晶硅。由于絨面電池相對(duì)有較高的吸光性能，較多采用（１００）間的硅襯底材料。酸性腐蝕法硝酸和氫氟酸的混合液可以起到很好的腐蝕作用，其溶液配比為濃硝酸：氫氟酸=10：1到2：1。 在掃描電鏡下絨面電池表面的外貌高10mm的峰是方形底面金字塔的頂。制結(jié)方法有熱擴(kuò)散，離子注入，外延，激光及高頻電注入法等。因而形成pn或np結(jié)。實(shí)例1Wcm P型硅片中，將摻雜五氧化二磷的這種源涂布，干燥溫度 200176。（2）取出經(jīng)過(guò)表面準(zhǔn)備的硅片，裝入石英舟，推入恒溫區(qū)，在大流量氮?dú)猓?00～1000ml/min）保護(hù)下預(yù)熱5分鐘。擴(kuò)散溫度為９５０～１００0176?？梢赃m用自動(dòng)化，流水線生產(chǎn)。在硝酸、氫氟酸組成的腐蝕液中腐蝕３０秒鐘左右。磨片法是用金鋼砂將背結(jié)磨去，也可以用壓縮空氣攜帶砂粒噴射到硅片背面除去。在足夠的鋁量和合金溫度下，背面甚至能形成與前結(jié)方向相同的電場(chǎng)，稱為背面場(chǎng)，目前該工藝已被用于大批量的生產(chǎn)工藝。電極及電極材料的選擇：對(duì)于制作的上下電極材料一般要滿足下列要求:（1） 能與硅形成牢固的接觸（2） 接觸電阻比較小，應(yīng)是一種歐姆接觸（3） 有優(yōu)良的導(dǎo)電性（4） 遮擋面積小，一般小于8%（5） 收集效率高（6） 可焊性強(qiáng)（7） 成本低廉（8） 污染比較小。 常見(jiàn)的上電極圖形，主線是直接將電流輸?shù)酵獠康妮^粗部分，柵線則是為了把電流收集起來(lái)傳遞到主線上去的較細(xì)的部分。如果電極各部分是線性地逐漸變細(xì)的，則m值為4，如果寬度是均勻的，則m值為3。結(jié)果為當(dāng)主線的電阻損耗等于其遮擋損失時(shí)，其尺寸最佳，這時(shí)，同時(shí)，這部分功率損失的最小值由下式得出：這表明使用逐漸變細(xì)的主線（m=4）而不是等寬度的主線時(shí)（m=3），功率損失大約低13%。用式（10）所算出的S值的一半作初試值即可得出一個(gè)穩(wěn)定的迭代結(jié)果。對(duì)于在空氣中的硅電池（nsi=），減反射膜的最佳折射率是硅折射率的平方根（即nopt=）。對(duì)太陽(yáng)電池組件要求為：（1） 有一定的標(biāo)稱工作電流輸出功率。1－玻璃蓋板；2－硅太陽(yáng)電池；3－盒式下底板；4－粘接劑；5－襯底；6－固定絕緣膠；7－電極引線；8－互連條。目前，低鐵鋼化玻璃為最為普遍的上蓋板材料主要有：室溫固化硅橡膠、氟化乙烯丙烯、聚乙烯醇縮丁醛、透明雙氧樹(shù)酯、聚醋酸乙烯等。：（1）發(fā)光強(qiáng)度。對(duì)空間應(yīng)用，規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)輻照度為1367w/m2（另一種較早的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為1353 w/m2），對(duì)地面應(yīng)用，規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)輻照度為1000 w/m2。目前國(guó)內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定，在晴朗的氣候條件下，其光譜為標(biāo)準(zhǔn)地面太陽(yáng)光譜。3．2．1穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器和脈沖式太陽(yáng)模擬器穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器是在工作時(shí)輸出輻照度穩(wěn)定不變的太陽(yáng)模擬器，它的優(yōu)點(diǎn)是能提供連續(xù)照射的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光，使測(cè)量工作能從容不迫的進(jìn)行。冷光燈：冷光燈是由鹵鎢燈和一種介質(zhì)膜反射鏡構(gòu)成的組合裝置。因此必須用濾光片濾除，現(xiàn)代的精密太陽(yáng)模擬器幾乎都用氙燈作電源，主要原因是光譜比較接近日光。在測(cè)量組件時(shí)，應(yīng)使用不超過(guò)待測(cè)組件面積1/10的檢測(cè)電池來(lái)檢測(cè)。 單體太陽(yáng)電池測(cè)試測(cè)量太陽(yáng)電池的電性能歸結(jié)為測(cè)量它的伏安特性，由于伏安特性與測(cè)試條件有關(guān)，必須在統(tǒng)一的規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下進(jìn)行測(cè)量，或?qū)y(cè)量結(jié)果換算到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件，才能鑒定太陽(yáng)電池電性能的好壞，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件包括標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光（標(biāo)準(zhǔn)光譜和標(biāo)準(zhǔn)輻照度）和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試溫度，溫度可以人工控制。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試溫度規(guī)定為25176。如受客觀條件所限。（1）開(kāi)路電壓Voc（2）短路電流Isc（3）最佳工作電壓Vm（4）最佳工作電流Im（5）最大輸出功率Pm（6）光電轉(zhuǎn)換效率h（7）填充因子FF（8）伏安特性曲線或伏安特性（9）短路電流溫度系數(shù)a，簡(jiǎn)稱電流溫度系數(shù)（10）開(kāi)路電壓溫度系數(shù)b， 簡(jiǎn)稱電壓溫度系數(shù)（11）內(nèi)部串聯(lián)電阻Rs（12）內(nèi)部并聯(lián)電阻Rsb。光譜響應(yīng)之所難于控制，一方面出于工藝上的原因，在眾多復(fù)雜因素的影響下，即使是同工藝、同結(jié)構(gòu)、同材料，甚至是同一批生產(chǎn)出來(lái)的太陽(yáng)電池，并不能保證具有完全相同的光譜響應(yīng)，另一方面來(lái)自測(cè)試的困難，光譜響應(yīng)的測(cè)量要比伏安特性麻煩得多，也不易測(cè)量正確，不可能在測(cè)量伏安特性之前先把每片太陽(yáng)電池的光譜響應(yīng)測(cè)量一下。3．3太陽(yáng)模擬器某些光學(xué)特性的檢測(cè)3．3．1輻照不均勻度的檢測(cè)輻照不均勻度是對(duì)測(cè)試平面上不同點(diǎn)的輻照度來(lái)說(shuō)，當(dāng)輻照度不隨時(shí)間改變時(shí)，輻照度不隨時(shí)間改變時(shí)，輻照不均勻度按下式計(jì)算:輻照不均勻度＝177。因此需經(jīng)常更換。但鹵光燈的色溫值在2300K左右，它的光譜和日光相差很遠(yuǎn)，紅外線含量太多，紫外線含量太少。天氣晴朗時(shí)，陽(yáng)光輻照是非常穩(wěn)定的，僅隨高度角而緩慢的變化，當(dāng)天空有浮云或嚴(yán)重的氣流影響時(shí)才會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，這種氣候條件不適宜于測(cè)量太陽(yáng)電池，否則會(huì)得到不確定的結(jié)果。所以地面陽(yáng)光的光譜隨時(shí)都在變化。指照射于一表面的光強(qiáng)度，它用勒克斯（lx）作為單位，當(dāng)1lm光通量的光強(qiáng)射到1m2面積上時(shí)，該面積所受的光照度（簡(jiǎn)稱照度）就是1lx。平板式組件制造工藝流程如下：單體電池上電極焊互連條制備互連條單防電池分選組合焊接組合電池測(cè)試疊 層 層壓封裝 固 化 邊框封裝 電性能測(cè)試 組件檢驗(yàn) 組件包裝 玻璃清洗第三章 太陽(yáng)電池測(cè)試太陽(yáng)電池是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能的半導(dǎo)體器件，從應(yīng)用和研究的角度來(lái)考慮，其光電轉(zhuǎn)換效率、輸出伏安特性曲線及參數(shù)是必須測(cè)量的，而這種測(cè)量必須在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光下進(jìn)行才有參考意義。 上蓋板覆蓋在太陽(yáng)電池組件的正面，構(gòu)成組件的最外層，它既要透光率高，又要堅(jiān)固，起到長(zhǎng)期保護(hù)電池的作用。目前還出現(xiàn)較新的雙面鋼化玻璃封裝組件。表：制作減反射膜所用材料的折射系數(shù)材料折射系數(shù)MgF2～SiO2～Al2O3～SiO～Si3N4～TiO2～Ta2O5～ZnS～減反膜的制備方法:真空鍍 SiO 類金剛石膜濺射法 Ta2O5 IT膜 Nb2O5 SiO2 TiO2印刷法 TiO Ta2O5噴涂法 Ti(OC2H5)4 鈦酸乙酰PECVD沉積 Si3N4單體太陽(yáng)電池不能直接作電池使用。 由四分之一波長(zhǎng)減反射膜產(chǎn)生的干涉效應(yīng)在正常入射光束中從覆蓋了一層厚度為d1的透明層的材料表面反射的能量所占比例的表達(dá)式為其中rr2由下式得出：式中ni代表不用媒質(zhì)層的折射率。然后可按下式求出一個(gè)更接近最佳值的值S這個(gè)過(guò)程將很快收斂到相應(yīng)于最佳值的一個(gè)不變的值上。其歸一化形式為其中rs是電池表面擴(kuò)散層的方塊電阻。在某些情況下，這兩種電阻是相等的。當(dāng)單體電池的尺寸增加時(shí)，這方面就變得愈加重要。制造電極的方法主要有真空蒸鍍、化學(xué)鍍鎳，鋁漿印刷燒結(jié)等。實(shí)際上是一個(gè)對(duì)硅摻雜的過(guò)程。前結(jié)的掩蔽一般用涂黑膠的方法，黑膠是用真空封蠟或質(zhì)量較好的瀝青溶于甲苯，二甲苯或其它溶劑制成。周邊上存在任何微小的局部短路都會(huì)使電池并聯(lián)電阻下降，以至成為廢品。均勻性，重復(fù)性較好。片狀氮化硼可用高純氮化硼棒切割成和硅片大小一樣的薄片，也可用粉狀氮化硼沖壓成片。先通入大流量的氮?dú)猓?00～1000ml/min），驅(qū)除管道內(nèi)氣體。二氧化硅乳膠可在硅酸乙酯中加水和無(wú)水乙醇經(jīng)過(guò)水解而成，也可將四氯化硅通入醋酸后加乙醇制得。簡(jiǎn)單涂源擴(kuò)散是用一、二滴五氧化二磷或三氧化二硼在水（或乙醇）中稀溶液，預(yù)先滴涂于p型或n型硅片表面作雜質(zhì)源與硅反應(yīng)，生成磷或硼硅玻璃。C左右，為了獲得均勻的絨面，還應(yīng)在溶液中添加醇類（如無(wú)水乙醇或異丙醇等）作為絡(luò)合劑，加快硅的腐蝕。 硅片在不同濃度NaOH溶液中的腐蝕速率堿腐蝕的硅片表面雖然沒(méi)有酸腐蝕光亮平整，但制成的電池性能完全相同，目前，國(guó)內(nèi)外在硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)中的應(yīng)用表明，堿腐蝕液由于成本較低，對(duì)環(huán)境污染較小，是較理想的硅表面腐蝕液，另外堿腐蝕還可以用于硅片的減薄技術(shù)，制造薄型硅太陽(yáng)電池。如硫酸、王水、酸性和堿性過(guò)氧化氫溶液等。反而使開(kāi)路電壓降低，并且導(dǎo)致填充因子下降。人們研制、生產(chǎn)太陽(yáng)電池級(jí)硅（ＳＯＧ——Ｓｉ）。多晶硅經(jīng)過(guò)區(qū)熔法（Ｆｚ）和坩堝直拉法（ＣＧ）制成單晶硅棒。相應(yīng)地，研制了生產(chǎn)滿足空間電池的標(biāo)準(zhǔn)電池工藝流程。太陽(yáng)電池若用Eg大的材料做成，則具有較高的開(kāi)路電壓。使用減反射膜可降低反射率。不過(guò)通常情況下，串聯(lián)電阻主要來(lái)自薄擴(kuò)散層。一種稱為背表面場(chǎng)（BSF）電池設(shè)計(jì)為，在沉積金屬接觸之前，電池的背面先擴(kuò)散一層P＋附加層。既然（Nd）eff和（Na）eff顯現(xiàn)出峰值，那么用很高的Nd和Na不會(huì)再有好處，特別是在高摻雜濃度下壽命還會(huì)減小。在加工過(guò)程中，適當(dāng)而且經(jīng)常進(jìn)行工藝處理，可以使復(fù)合中心移走，因而延長(zhǎng)壽命。C時(shí)，效率僅為12％。一、 禁帶亮度VOC隨Eg的增大而增大，但另一方面，JSC隨Eg的增大而減小。載流子的擴(kuò)散系數(shù)隨溫度的增高而增大，所以少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度也隨溫度的升高稍有增大，因此，光生電流JL也隨溫度的升高有所增加。在等效電路中，可將它們的總效果用一個(gè)串聯(lián)電阻RS來(lái)表示。而當(dāng)有較強(qiáng)的陽(yáng)光時(shí)，VOC則與入射光的強(qiáng)度的對(duì)數(shù)成正比。）、Al2O3(n1187。以硅電池為例，因?yàn)樵诳梢?jiàn)光至紅外光范圍內(nèi)，硅的折射率為n2 = ~，使式（）為零，則n1的值（， n0＝1）163。AM表示入射到地球大氣的太陽(yáng)直射光所通過(guò)的路程長(zhǎng)度，定義為 ()式中： b0——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓b——測(cè)定時(shí)的大氣壓Z——太陽(yáng)天頂距離一般情況下，b 187。這時(shí)，電子失去相當(dāng)于空間電荷區(qū)的電位高度及導(dǎo)帶底和費(fèi)米能級(jí)之間電位差的能量。并假設(shè)除負(fù)載電阻R外，電路中無(wú)其它電阻成分。（暗電流）。此時(shí)，如果將外電路短路，則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過(guò)，這個(gè)電流稱作短路電流，另一方面，若將PN結(jié)兩端開(kāi)路，則由于電子和空穴分別流入N區(qū)和P區(qū)，使N區(qū)的費(fèi)米能級(jí)比P區(qū)的費(fèi)米能級(jí)高，在這兩個(gè)費(fèi)米能級(jí)之間就產(chǎn)生了電位差VOC。稱J0為飽和電流密度。對(duì)于電子也可做同樣的論述。連續(xù)方程 推導(dǎo)電子連續(xù)方程用的單元體積、橫截面積為A的單元體積，可以說(shuō)這個(gè)體積中電子的凈增加幾率等于它們進(jìn)入的速率減去它們出去的速率，加上該體積中它們的產(chǎn)生率，減去它們的復(fù)合率，寫(xiě)成方程為：進(jìn)入速率－出去速率＝ ()產(chǎn)生率－復(fù)合率＝ ()式中G是由于外部作用（如光照）所一引起的凈產(chǎn)生率，U是凈復(fù)合率。這些方程的解使我們能夠確定包括太陽(yáng)電池在內(nèi)的大部分半導(dǎo)體器件的理想特性。當(dāng)缺陷能級(jí)位于禁帶間中央附近時(shí)，就出現(xiàn)這種情況。由于第二項(xiàng)的影響，高摻雜材料中俄歇復(fù)合尤其顯著。1015cm3/s。占據(jù)比熱平衡時(shí)更高能態(tài)的電子有可能躍遷到空的低能態(tài)，其全部（或大部分）初末態(tài)間的能量差以光的方式發(fā)射。由于一部分光在半導(dǎo)體表面被反射掉，因此，進(jìn)入內(nèi)部的光實(shí)際上等于扣除反射后所剩部分。半導(dǎo)體的光吸收由各種因素決定，這里僅考慮到在太陽(yáng)電池上用到的電子能帶間的躍遷。象氣體分子那樣的任何粒子過(guò)分集中時(shí)，若不受到限制，它們就會(huì)自己散開(kāi)。然而，電離了的摻雜劑是有效的散射體，因?yàn)樗鼈儙в袃綦姾伞Ｒ?、漂移在外加電?chǎng)ζ的影響下，一個(gè)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的自由電子在與電場(chǎng)相反的方向上有一個(gè)加速度a=ζ/m，在此方向上，它的速度隨時(shí)間不斷地增加。復(fù)合率正比于載流子濃度n與p的乘積，比例系數(shù)r表示復(fù)合幾率。這種情況下，多數(shù)載流子為空穴，少數(shù)載流子為電子。n型半導(dǎo)體中，除存在從這些施主能級(jí)產(chǎn)生的電子外，還存在從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶的電子。的地方，如圖（(a）所示那樣。這個(gè)過(guò)程叫電子—空穴對(duì)的產(chǎn)生，把在室溫條件下能進(jìn)行這樣成對(duì)的產(chǎn)生并具有一定電導(dǎo)率的半導(dǎo)體叫本征半導(dǎo)體，它只能在極純的材