【正文】 以減小金屬接觸電阻。淺結(jié)電池已成為歷史。低成本高效硅電池也得到了飛速發(fā)展。在早期的硅電池研究中，人們探索各種各樣的電池結(jié)構(gòu)和技術(shù)來改進(jìn)電池性能，如背表面場，淺結(jié)，絨面，氧化膜鈍化， Ti／ Pd金屬化電極和減反射膜等。m的 SiO2膜，在膜上真空蒸發(fā)金屬柵線，整個表面再沉積 SiN薄膜。 ? （ 3） 表面織構(gòu)化電池 —— 也稱絨面電池，最早（ 1974）也是為通訊衛(wèi)星開發(fā)的。 ? 以材料區(qū)分，有晶硅電池，非晶硅薄膜電池，銅銦硒（ CIS） 電池，碲化鎘（ CdTe） 電池，砷化稼電池等，而以晶硅電池為主導(dǎo)，由于硅是地球上儲量第二大元素(%)，作為半導(dǎo)體材料，人們對它研究得最多、技術(shù)最成熟，而且晶硅性能穩(wěn)定、無毒，因此成為太陽電池研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用中的主體材料。在隨后 10多年里，硅太陽電池在空間應(yīng)用不斷擴(kuò)大，工藝不斷改進(jìn)，電池設(shè)計逐步定型。 ? 另外，尋找適合鑄造多晶硅表面織構(gòu)化的濕化學(xué)腐蝕方法也是目前低成本制備高效率電池的重要工藝。當(dāng) N型和 P型兩種不同型號的半導(dǎo)體材料接觸后，由于擴(kuò)散和漂移作用，在界面處形成由 P型指向 N型的內(nèi)建電場。 ? 當(dāng)前，太陽能電池的開發(fā)應(yīng)用已逐步走向商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化； ? 小功率小面積的太陽能電池在一些國家已大批量生產(chǎn)，并得到廣泛應(yīng)用； ? 同時人們正在開發(fā)光電轉(zhuǎn)換率高、成本低的太陽能電池； ? 可以預(yù)見，太陽能電池很有可能成為替代煤和石油的重要能源之一，在人們的生產(chǎn)、生活中占有越來越重要的位置。 1985年，美國阿爾康公司研制的太陽能電池發(fā)電站，用 108個太陽板， 256個光電池模塊，年發(fā)電能力 300萬度。 ? 空間應(yīng)用范圍有限，當(dāng)時太陽電池造價昂貴，發(fā)展受到限制。目前，技術(shù)最成熟，并具有商業(yè)價值的太陽電池要算硅太陽電池。當(dāng)受到外來能量的作用時，這些電子就會脫離軌道而成為自由電子，并在原來的位置上留下一個“空穴”。 ? a)無光照時熱平衡態(tài)， NP型半導(dǎo)體有統(tǒng)一的費(fèi)米能級，勢壘高度為qUD=EFNEFP。 Ln+Lp=L遠(yuǎn)大于 PN結(jié)本身的寬度。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（少子） 漂移 到結(jié)電場附近時能在內(nèi)建電場作用下 漂移 過結(jié)。在結(jié)區(qū)這時導(dǎo)帶與價帶則發(fā)生相應(yīng)的彎曲，形成勢壘。 ? 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。 ? 2022年 5月 9日，總投資 3億美元的電池基地落戶上海，這是全球首個硅薄膜電池基地。 ? 2022年 8月 8日被紐約證券交易所聘任為國際顧問委員會成員，成為 30位紐交所國際顧問唯一的中國大陸顧問。 1988年留學(xué)于澳大利亞新南威爾士大學(xué)，師從國際太陽能電池權(quán)威、 2022年諾貝爾環(huán)境獎得主馬丁 ? 日本在 70年代制定了“陽光計劃”，1993年將“月光計劃”（節(jié)能計劃）、“環(huán)境計劃”、“陽光計劃”合并成“新陽光計劃”。 ? 太陽能作為可再生能源的一種，則是指 太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用 。 ? 1973年，美國制定了政府級的陽光發(fā)電計劃。 ? 二十多年來 ， 太陽能利用技術(shù)在研究開發(fā) 、 商業(yè)化生產(chǎn) 、 市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展 ， 成為世界快速 、 穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一 。 ? 2022年 10月，榮獲第十五屆國際光伏科學(xué)與工程大會（ PVSEC15） 國際光伏科學(xué)與工程特別貢獻(xiàn)獎。 ? 2022年 3月，尚德電力對外宣布，將連續(xù) 8年，向韓國東洋制鐵化學(xué)株式會社提供多晶硅，合同金額為 。 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)。當(dāng) N型與 P型兩者緊密接觸時，電子要從費(fèi)米能級高的一方向費(fèi)米能級低的一方流動，空穴流動的方向相反。 光照下的 PN結(jié) ? PN結(jié)光電效應(yīng)： 當(dāng) PN結(jié)受光照時，樣品對光子的本征吸收和非本征吸收都將產(chǎn)生光生載流子。 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。 即上述電流方程中 U=0時的 I值，得 Isc=SE。 ? 太陽能電池是一種近年發(fā)展起來的新型的電池。這樣，在 P－ N結(jié)兩端便產(chǎn)生了電動勢，也就是通常所說的電壓。 ? 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能電池的“翅膀”，使它們能夠在太空中長久遨游。 ? 現(xiàn)在，最先進(jìn)的太陽能飛機(jī)，飛行高度可達(dá) 2萬多米，航程超過 4000公里。 ? 芬蘭制成了一種用太陽能電池供電的彩色電視機(jī)，太陽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。在能源短缺，環(huán)境保護(hù)問題日益嚴(yán)重的我國，低成本高效率地利用太陽能尤為重要。 ? 目前，鑄造多晶硅太陽能電池已經(jīng)取代直拉單晶硅成為最主要的光伏材料。有關(guān)硅光電池的報道出現(xiàn)于 1941年。這個時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。因其淺結(jié)（ 0． 1一0． 2181。 ? （ 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。這種電池對后來的高效電池起到過渡作用。從鈍化發(fā)射區(qū)太陽電池（ PESC） 的薄氧化層（＜ 10nm） 發(fā)展到 PCC／ PERC／PER1電池的厚氧化層（ 110nm）。 ? 早期 PESC電池采用淺結(jié)，然而后來的研究證明，淺結(jié)只是對沒有表面鈍化的電池有效，對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。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。 ? （ D） 埋柵電池 ： UNSW開發(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。為了減少金屬條的遮光效應(yīng)，金屬電極設(shè)計在電池的背面。這種電池的轉(zhuǎn)換效率在為 22． 3％ 。 （ 5）我國單晶硅高效電池 ? 天津電源研究所在國家科委“八五”計劃支持下開展高效電池研究，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％。 ? 常規(guī)鋁吸雜工藝是在電池的背面蒸鍍鋁膜后經(jīng)過燒結(jié)形成，也可同時形成電池的背場。使用 PECVD法在更低的溫度下進(jìn)行表面氧化，近年來也被使用，具有一定的效果 ? 多晶硅太陽電池的表面由于存在多種晶向，不如（ 100）晶向的單晶硅那樣能經(jīng)由腐蝕得到理想的絨面結(jié)構(gòu)，因而對其表面進(jìn)行各種處理以達(dá)減反射的作用也為近期研究目標(biāo)，其中采用多刀砂輪進(jìn)行表面刻槽，對10cmX10cm面積硅片的工序時間可降到 30秒，具有了一定的實用潛力。 ? （ 2） UNSW電池 ? UNSW光伏中心的高效多晶硅電池工藝基本上與 PER1電池類似，只是前表面織構(gòu)化不是倒金字塔 ,而是用光刻和腐蝕工藝制備的蜂窩結(jié)構(gòu)。 ? （ 4）我國多晶硅電池 ? 北京有色金屬研究總院在多晶硅電池方面作了大量研究工作，目前 10cmX10cm電池效率達(dá)到 11． 8％。多晶硅薄膜電池既具有晶硅電池的高效、穩(wěn)定、無毒和資源豐富的優(yōu)勢，又具有薄膜電池工藝簡單、節(jié)省材料、大幅度降低成本的優(yōu)點(diǎn)，因此多晶硅薄膜電池的研究開發(fā)成為近幾年的熱點(diǎn)。 ? 最近報道，該公司已經(jīng)生產(chǎn) 30cmX40cm的中試電池組件。 我國具有純度高的石英砂資源，并生產(chǎn)大量冶金級硅供應(yīng)出口，采用冶金硅精煉的方法生產(chǎn)太陽級硅將來具有潛力。半導(dǎo)體工業(yè)用硅占硅總量的很小一部分，而且必須進(jìn)行高度提純。 CZ法因使用石英柑蝸而不可避免地引入一定量的氧，對大多數(shù)半導(dǎo)體器件來說影響不大，但對高效太陽電池，氧沉淀物是復(fù)合中心，從而降低材料少子壽命。澆鑄法是將熔化后的硅液從增禍中倒入另一模具中凝固以形成晶錠，鑄出硅錠呈方形，切成的硅片一般尺寸為 10cmXl0cm， 平均晶粒尺寸從毫米到厘米。大型鑄錠爐多采用中頻加熱，以適應(yīng)大形硅錠及工業(yè)化規(guī)模。生產(chǎn)性的鑄錠爐已鑄造出 500kg的硅錠，錠的截面為 350mmX350mm， 2． 2m長，固化率為 1mm／ min。 近幾年，多線切割機(jī)的使用對晶體硅片的成本下降具有明顯作用。電池工藝中采用針頭注入法制備電池柵線，其它工藝與常規(guī)電池工藝相同。我國西北工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了滴硅旋轉(zhuǎn)法 ——即用電磁法熔化硅、然后將硅液滴到旋轉(zhuǎn)模具上以形成硅片的探索性研究，并達(dá)到了一定的水平。原則上可使用冶金級的小硅球，一方面小硅球本身也容易進(jìn)行提純 。采用水蒸氣混合的冠等離子體可將硼含量降到0多晶硅電池工藝與單晶硅基本相同，但沒有絨面技術(shù)。 ? 2022年全球光伏市場達(dá)到 年比成長 129% 以美國為代表，政府（能源部）在1990年起動了 PVMaT（ 光伏制造技術(shù)）的產(chǎn)業(yè)化計劃，通過國家可再生能源實驗室（ NREI／ 實施，并成立了國家PV中心，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)共同進(jìn)行攻關(guān)，以求大幅度降低成本。 ? 可以說，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正在騰飛，預(yù)測今后 10年光伏組件的生產(chǎn)將以30％左右甚至更高的遞增速度發(fā)展， 2022年達(dá)到 4． 6GW／ 年（保有量 20GW）。 ?我國地域廣大、人口眾多， 7000萬人生活在無電地區(qū)，光伏發(fā)電的潛在市場非常巨大。日本、美國、歐洲的一些公司也都有過類似的贈送和示范項目。第二大且最可靠的市場是德國， 2022年安裝量增加了 。 ? 2022年安裝量預(yù)計會增長到約 7GW，2022年達(dá)到 22GW。 1998年世界光伏發(fā)電累計總裝機(jī)容量 800MW，以 2040年計算，這要求光伏發(fā)電年增長率達(dá) 16． 5％，這是一個很實際的發(fā)展速度，前提是光伏系統(tǒng)安裝成本至少能和核能相比 4． 1 光伏建筑將成為光伏應(yīng)用的最大市場 ? 太陽能光伏系統(tǒng)和建筑的完美結(jié)合體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的理想范例，國際社會十分重視。 ? “隨著一些國家采取適當(dāng)?shù)姆龀终?，多樣化的市場正在形成，這對整個光伏產(chǎn)業(yè)和全球環(huán)境是非常好的消息，” EPIA總裁 Winfried Hoffmann表示 在產(chǎn)業(yè)化方面，各國一直在通過改進(jìn)工藝、擴(kuò)大規(guī)模和開拓市場等措施降低成本，并取得了巨大進(jìn)展。 ? 預(yù)期在 2022年美國將實現(xiàn)跳躍式的成長率，并吸收西班牙空出的部分安裝容量。 。盡管如此，我國的光伏市場仍在逐年地發(fā)展和擴(kuò)大， 1998年的安裝容量約 2． 5MW。市場發(fā)展將逐步由邊遠(yuǎn)地區(qū)和農(nóng)村的補(bǔ)充能源向全社會的替代能源過渡。美國PV系統(tǒng)電價成本目標(biāo)： 2022年光伏系統(tǒng)安裝成本 3美元／ Wp（ 11美分／ kwh）， 2022年 1． 5美元／ wp（ 6美分／kwh以下）。 ?（ 2）刻槽埋柵電池： ?BP公司利用 UNSW技術(shù)生產(chǎn)的刻槽埋柵電池已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化，規(guī)模為2MW／ 年，電池效率 15一 17％之間，成本與常規(guī)電池基本相同。 ?用此太陽級硅制成的常規(guī)工藝電池的最高效率可達(dá)到 14％，高效工藝制的電池的最高效率可達(dá)到 16％。該方法在 90年代初發(fā)展起來，但近幾年其研究與發(fā)展陷于停頓狀態(tài)。陶瓷襯底可以重復(fù)