太阳电池种类和制造方法.ppt

太阳电池的种类和制造方法
目前商用的太阳电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉电池以及铜铟硒电池等。目前在研究的还有燃料敏化钠太阳电池、多晶硅薄膜以及有机太阳电池等。但是实际上应用的主要还是硅系材料的电池，特别是晶体硅太阳电池。
太阳电池种类和制造方法
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太阳能电池对材料的要求
半导体材料的禁带不能太宽
要有较高的光电转换效率
材料本身对环境不造成污染
材料便于工业化生产且材料性能稳定
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太阳电池种类和制造方法
太阳电池的分类
种类
第一代太阳 单晶硅
效率
%（UNSW）
特点
商业化，效率高，成本高
电池
Mono-crystalline
16%--17%
多晶硅
Poly-crystalline
12%-17%
商业化，产品多样
第二代太阳
电池
（薄膜太阳
电池）
第三代太阳
电池
非晶硅
Amorphous silicon
染料敏化 DSSC
铜铟硒 CIS
有机 Organic
砷化镓 GaAs
量子点太阳电池
Quantum Dots
13%
5%-8%
12%
8%-12%
%
超过30%
概念
价格低但有衰退
价格很低但不稳定
铟是稀有金属
柔性，但不稳定
效率很高，价格贵
理论极限效率高达68%
热载流子太阳能电池
Hot-carrier
概念
太阳电池种类和制造方法
各类太阳能电池的制造方法及研究状况
种类
材料
单晶
硅
太阳能
单电池
效率
15~24%
太阳能
电池模
块效率
13~20%
主要制备方
法
表面结构化
发射区钝化
优点
效率最高
技术成熟
缺点
工艺繁
琐
分区掺杂
成本高
硅系
太阳
能电
池
多晶
硅
非晶
硅
10~17%
8~13%
10~15%
5~10%
化学气相沉
积法
液相外延法
溅射沉积法
反应溅射法
PECVD法
LPCVD法
无效率衰退
问题
成本远低于
单晶硅
成本较低
转换效率较
高
效率低
于单晶
硅
稳定性
不高
太阳电池种类和制造方法
种类
材料
单电
池效
模块效率
主要制备
方法
优点
缺点
率
多元化合
物薄膜太
阳能电池
砷化镓
碲化镉
铜铟硒
19~
32%
10~
15%
10~
12%
23~30%
7~10%
8~10%
MOVPE和
LPE技术
真空蒸镀
法和硒化
效率较高
成本较单
晶硅低
易于规模
生产
价格低廉
性能良好
原材料镉
有剧毒
原材料来
源比较有
法
工艺简单
限
纳米晶化学太阳能电池
8~11%
~8%
溶胶凝胶
法
水热反应
溅射法
成本低廉
工艺简单
性能稳定
聚合物多层修饰电极型
太阳能电池
3~5%
处于研发
当中
易制作
材料广泛
成本低
寿命短
太阳电池种类和制造方法
单晶硅太阳电池
单晶硅太阳能电池是最早发展起来的。1954年，恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳电池，效率为6%，这也是世界上第一个实用的太阳能电池。目前，单晶硅电池是除了GaAs以外效率最高的太阳能电池，稳定性好，并且实现了规模化生产。
单结晶硅太阳电池 SINGLE CRYSTAL
太阳电池种类和制造方法
最新动态是单晶硅向超薄、高效发展。不久将来，可有100um左右甚至更薄的单晶硅电池问世。德国的研究已经证40um的单晶硅电池的效率可达20%，有可能借助改进的生产工艺实现超薄单晶硅电池的工业化生产，并可能达到已在实验室获得的效率值。
%，为澳大利亚南威尔士大学创造并保持。
太阳电池种类和制造方法
单晶硅电池的基本结构多为n+/p型，多以p型单晶硅片为基片，其电阻率范围为1-3Ω·cm，厚度一般为200-300um。
由于单晶硅材料大都来自半导体工业退下的废次品，-，由于这些硅片的质量完全满足太阳电池的要求，用来做太阳能电池可得到很好的效果，一般很容易达到15%以上。
单晶硅太阳电池的基本结构
太阳电池种类和制造方法
单晶硅太阳电池是以光生伏特效应为原理而制成的把光能直接转换成电能的一种器件，它是用单晶硅材料制成的。单晶硅太阳电池的工作原理可以概括成下面