【正文】 中國太陽能市場以及政策 長期規(guī)劃中的大型光伏電站分布 128 作業(yè)： 1 什么是光伏效應(yīng)？ 2 簡述太陽電池工作原理 3 名詞解釋： Voc Isc FF 思考題：簡述主要太陽電池材料及特點 129 。 ～ 2022年 200～ 260 ?m。 90年代－ 350～ 400 ?m。 降低硅片厚度是結(jié)構(gòu)電池降低成本的重要 技術(shù)方向之一 。 硅－間接半導體 ， 理論上 100?m可以吸收 全部太陽光 。 121 ◆ 喬治亞 (Geogia)工大－ 采用磷吸雜和雙層減 反射膜技術(shù)，使電池的效率達到 ％ ； ◆ 新南威爾士大學－采用類似 PERL電池技術(shù)， 使電池的效率 ％ ◆ Fraunhofer研究所 %－世界記錄 ◆ Kysera公司采用了 PECVD/SiN+表面織構(gòu)化 使 15?15cm2大面積多晶硅電池效率達 ％ . 122 商業(yè)化多晶硅電池組件－ Kyocera電池 123 其中 PECVD－ SiN鈍化技術(shù)對商業(yè)化多晶硅 電池的效率提高起到了關(guān)鍵性的作用。m Efficiency: % (1 cm2) world record for mcSi! 108 3) 背表面場 (BSF)技術(shù) 4).表面織構(gòu)化 (絨面 )技術(shù) , 5).異質(zhì)結(jié)太陽電池技術(shù) : 如 SnO2/Si, In203/Si, ITO/Si等 109 109 SunPower’s Backside Contact Cell Passivating SiO2 layer ? Reduces top and bottom rebination loss Ntype Silicon – 270 um thick FZ Silicon – 240 um thick ? reduces bulk rebination P+ P+ P+ N+ N+ N+ Texture extu e + Oxide SiO2 + ARC Backside Gridlines ? Eliminates shadowing ?Thick, highcoverage metal reduces resistance loss Localized Contacts ? Reduces contact rebination loss ? Technology invented at Stanford by Dick Swanson. ? Sunpower sells 21 % efficient cells. I think they cost $1/W more than mSi 110 111 111 112 向高效化方向發(fā)展 1)單晶硅高效電池： ◆ 斯坦福大學的背面點接觸電池： ? ＝ 22％ 特點：正負電極在同一面，沒有柵線陰影損失 113 ◆ 新新南威爾士大學的 PERL電池 ? ＝ % 114 Fraunhofer研究所 LBSC電池： ? ＝ 23% 115 ◆ 北京太陽能研究所高效電池 ? ＝ % 116 單晶硅電池的效率進展 117 激光刻槽埋柵電池 新新南威爾士大學 北京太陽能研究所 ? ＝ % ? ＝ % 118 商業(yè)化單晶硅電池組件 119 2).多晶硅高效電池 ◆ 多晶硅材料制造成本低于單晶硅 CZ材料， ◆ 能直接制備出適于規(guī)?；a(chǎn)的大尺寸方 型硅錠， 240kg, 400kg, ◆ 制造過程簡單、省電、節(jié)約硅材料， 因此具有更大降低成本的潛力。 ? 由于采用薄硅片 ? 碎片產(chǎn)生的原因、相應(yīng)的解決方法； ? 減少光生少子在背面的復(fù)合速度； ? 增加長波長光的背反射； 103 104 單晶硅電池組件－新技術(shù)應(yīng)用 （實驗室最好效率： ? ＝ %，面積 125 125） 105 單晶硅電池在 70年代初引入地面應(yīng)用。 ? 減少光生少子在體內(nèi)、表面的復(fù)合 ? 表面低溫鈍化工藝； ? 盡量采用全低溫工藝； ? 吸雜技術(shù)； ? 晶界懸掛鍵飽和（多晶硅）。由于為高溫操作，對金屬離子的污染必須注意。 95 96 磷擴散制作（ Phosphorous Diffusion） ? 完成表面粗糙織構(gòu)化之后，硅基板要利用高溫擴散來形成 PN二極管。在 P型晶體硅基板上做 N型擴散，或是在 N型基板上做 P型擴散而產(chǎn)生的。 81 ? 由于鈍化層通常是絕緣的，因此在電池上任何有歐姆接觸的地方（引出電流的地方）不能采用鈍化層 ? 一般采用提高摻雜來降低前接觸部分的表面復(fù)合 82 電極設(shè)計 ? 電極就是與 PN結(jié)兩端形成緊密歐姆接觸的導電材料。 ? 利用鈍化技術(shù)減少表面缺陷可以有效降低表面復(fù)合。 79 ? 摻雜濃度對擴散長度和開路電壓的影響 80 表面復(fù)合 ? 表面復(fù)合對短路電流和開路電壓都有很大影響。擴散長度與材料類型、制備工藝過程和摻雜有關(guān)，高的摻雜降低擴散長度。 78 復(fù)合引起的電壓損失 ? 高的復(fù)合降低開路電壓，復(fù)合由在結(jié)末端的少數(shù)載流子數(shù)量控制，這些少子越快遠離結(jié)區(qū)就越快復(fù)合 ,因此，開路電壓由下面的參數(shù)影響： ? 結(jié)末端的少子數(shù)量，越多越好 。 匯流線 匯流線電阻 發(fā)射極電阻 基區(qū)電阻 柵線 指狀柵線電阻 76 復(fù)合引起的電流損失 ? 為了使的 pn結(jié)能夠收集所有的光生載流子，表面和體復(fù)合一定要最小，在硅太陽電池里，需要滿足兩個條件： pn結(jié)一個擴散長度之內(nèi)，這樣的話，載流子才能在它被復(fù)合調(diào)之前擴散到結(jié)區(qū) （如未被鈍化的表面或多晶材料的晶界處等），載流子一定要在更加靠近結(jié)區(qū)產(chǎn)生。s Law）計算（折射定律） θ1 and θ2 are the angles for the light incident on the interface relative to the normal plane of the interface within the mediums with refractive indices n1 and n2 respectively. 74 背反射膜 Lambertian Rear Reflectors ? 背反射是為了將到達電池背表面即將要逃離出電池的光再反射到電池內(nèi)部，增加吸收 75 （ 2）減少復(fù)合 ? 復(fù)合損失不僅影響電流收集（短路電流）而且影響正向偏壓注入電流（開路電壓） ? 復(fù)合經(jīng)常是按照它在電池中發(fā)生的區(qū)域分類。光路長度常常用器件厚度表示，例如一個沒有陷光結(jié)構(gòu)的電池可能有一個器件厚度的光路長度，而一個具有陷光結(jié)構(gòu)的電池可能有 50個器件厚度的光路長度，這暗示著光將在電池內(nèi)部來回好多次。 ? 對于吸收能力相同的電池，更薄的電池的電壓將會更高。 如單晶硅晶體結(jié)構(gòu)刻蝕后形成金字塔結(jié)構(gòu) 表面刻蝕的方法 68 Scanning electron microscope photograph of a textured silicon surface 69 Scanning electron microscope photograph of a textured multicrystalline silicon surface 70 ? 多晶： 光刻、機械雕刻（如利用激光器） 71 陷光結(jié)構(gòu)（ light trapping）降低光學損失 ? 器件厚度的優(yōu)化不能僅僅考慮光吸收。載流子壽命此時決定于電池內(nèi)部的輻射復(fù)合