晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V

晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向李紅波晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!太陽能電池的分類Page2硅成為太陽電池的主體材料地球上儲(chǔ)量第二大元素性能穩(wěn)定無毒研究得最多，技術(shù)最成熟晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!Page3晶體硅太陽能電池發(fā)展簡(jiǎn)史1839年法國科學(xué)家貝克雷爾，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差，光伏效應(yīng)1954年美國科學(xué)家恰賓和皮爾松，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室，首次制成實(shí)用單晶硅太陽能電池（效率為6％）。1958年硅太陽能電池首先在航天器上得到應(yīng)用。20世紀(jì)70年代硅太陽電池開始在地面應(yīng)用。到70年代末地面用太陽能電池產(chǎn)量己經(jīng)超過空間電池產(chǎn)量，并促使成本不斷降低。80年代初至今硅太陽能電池進(jìn)入快速發(fā)展，開發(fā)的電池效率大幅度提高，商業(yè)化生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!分析下表的內(nèi)容得出以下結(jié)論：要將電池的生產(chǎn)成本降低到1美元/WP以下，電池的轉(zhuǎn)換效率必須要高于18%，并要求生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)能力高。

350（$/m2）300（$/m2）250（$/m2）200（$/m2）150（$/m2）10%$3.5$3.0$2.5$2.0$1.512%$3.0$2.5$2.08$1.67$1.2515%$2.33$2.0$2.0$1.33$1.018%$2.05$1.67$1.67$1.11$0.83成本效率晶體硅太陽能電池的發(fā)展趨勢(shì)晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!

澳大利亞新南威爾士大學(xué)研發(fā)鈍化發(fā)射區(qū)和背面局部擴(kuò)散（PERL）單晶硅電池＝24.7%單晶硅高效化：PERL電池晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!單晶硅高效化：PPC電池斯坦福大學(xué)研發(fā)

背面點(diǎn)接觸（PCC）電池＝22.3％PPC電池特點(diǎn)1、正負(fù)電極在同一面，沒有柵線陰影損失2、TCA生長氧化層鈍化電池正反面3、正面光刻制成的金字塔（絨面）結(jié)構(gòu)4、背面的發(fā)射區(qū)被設(shè)計(jì)成點(diǎn)狀，50m間距，10m擴(kuò)散區(qū)，5μm接觸孔徑5、基區(qū)也設(shè)計(jì)成點(diǎn)狀，減小背面復(fù)合6、襯底n型低阻材料，表面及體內(nèi)復(fù)合低7、襯底減薄到約100m

，減小體內(nèi)復(fù)合。晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!◆該電池完全采用背電極接觸方式，正負(fù)極交叉排列在背面，前表面沒有任何遮擋，p-n結(jié)位于背面。最初最高效率可以達(dá)到23％，但是成本很高，只是滿足一些特殊需要，如太陽能飛機(jī)和太陽能汽車等。為了降低成本、擴(kuò)大市場(chǎng)，在美國塞浦路斯半導(dǎo)體公司幫助下，Sunpower公司做了大量的研究，終于推出了低成本高效太陽電池A-300，效率為20.0％以上。

單晶硅高效化：BIB電池美國Sunpower公司研發(fā)雙面指叉背接觸（BifacialInterdigitatedBack-contact）太陽電池效率達(dá)到20%以上晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!埋柵電池具有高效的原因是：（1）絨面、減反射膜和背面反射器的結(jié)合使太陽光充分被利用；（2）柵指電極只占電池表面積2～4％，遮光率很小，提高短路電流密度；（3）柵指電極排列緊密減小發(fā)射極電阻；（4）淡磷擴(kuò)散避免形成“死層”，增加對(duì)短波的吸收；（5）埋柵電極處實(shí)行重?fù)诫s使接觸電阻降低，有利于歐姆接觸；（6）埋柵電極深入到硅襯底內(nèi)部增加對(duì)基區(qū)光生電子的收集；（7）濃磷擴(kuò)散降低濃磷區(qū)電阻功耗和柵指電極與襯底的接觸電阻功耗，提高電池的開路電壓。

晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—高效化此電池由澳大利亞新南威爾士大學(xué)光伏器件實(shí)驗(yàn)室最先研制成功的，由于具有高效、低成本和適合大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，很快引起注意。西班牙BPSolar公司購買了其專利，成功地進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!HIT電池具有高效的原理是：

（1）全部制作工藝都是在低溫下完成，有效地保護(hù)載流子壽命；（2）雙面制結(jié)，可以充分利用背面光線；（3）表面的非晶硅層對(duì)光線有非常好的吸收特性；（4）采用的n型硅片其載流子壽命很大，遠(yuǎn)大于p型硅，并且由于硅片較薄，有利于載流子擴(kuò)散穿過襯底被電極收集；（5）織構(gòu)化的硅片對(duì)太陽光的反射降低；（6）利用PECVD在硅片上沉積非晶硅薄膜過程中產(chǎn)生的原子氫對(duì)其界面進(jìn)行鈍化，這是該電池取得高效的重要原因。晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—高效化這種電池具有結(jié)特性優(yōu)秀、溫度系數(shù)低、生產(chǎn)成本低廉和轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，所以在光伏市場(chǎng)上受到青睞，商業(yè)化生產(chǎn)速度發(fā)展很快，僅僅兩三年時(shí)間，產(chǎn)品已占整個(gè)光伏市場(chǎng)的5％晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!◆澳大利亞新南威爾士大學(xué)—采用類似PERL電池技術(shù)使電池的效率達(dá)19.8％，該工藝打破了多晶硅電池不適合采用高溫過程的觀念，但電池的制造過程煩瑣，不適合商業(yè)化?！裘绹鴨讨蝸?Geogia)工大—采用磷吸雜和雙層反射膜技術(shù)，使用電阻率0.65Ωcm、厚度280m的HEM（熱交換法）多晶硅片制作電池，使電池的效率達(dá)到18.6％?！舻聡鳩raunhofer研究所20.3%—世界記錄，如能在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模使用該新技術(shù)，基于成本低廉的優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)多晶硅電池不久將會(huì)在太陽能電地市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—高效化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!（1）硅片減薄硅片是晶體硅電池成本構(gòu)成中的主要部分。降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶體硅太陽能電池成本的有效技術(shù)措施，是光伏技術(shù)進(jìn)步的重要方面之一。

早期的硅片通常是用內(nèi)圓鋸切割，厚度約350-400m

，切片損耗約50%左右。線鋸發(fā)明后，不但硅片大大減薄，而且切片損耗大大降低。目前硅片的一般厚度為180-240m

，未來可以薄到150-180，甚至更薄，從而大大降低成本.B：向薄片化方向發(fā)展晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—薄片化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!◆日本Sharp單晶硅組件晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—薄片化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!◆澳大利亞OriginEnergy公司高效長條薄片太陽電池（SliverSolarCells）比目前普通晶硅太陽電池組件能夠節(jié)省高達(dá)90%的硅的消耗，長條薄片厚度不到70微米，效率可以達(dá)到19.5%，該產(chǎn)品還具有柔性和能夠卷曲的性能。晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—薄片化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!（2）帶狀多晶硅制造技術(shù)

為了減少切片損失，在過去幾十年里開發(fā)過很多種制造片狀硅或帶硅的技術(shù)。在80年代國際上曾出現(xiàn)過很多種生長硅帶的方法，但大部分都處于實(shí)驗(yàn)室階段，其原因是：1、在高溫過程中通過設(shè)備引入了過多雜質(zhì)，達(dá)不到要求的純度；2、在再結(jié)晶過程中要求的高冷卻速率會(huì)使晶體中產(chǎn)生過多的缺陷。在生長速度與硅帶質(zhì)量之間尋找平衡，其降低成本的技術(shù)難度比晶錠硅高。下邊介紹幾種比較成熟的帶硅技術(shù)。晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—薄片化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!用限邊喂膜法進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)滿足的主要技術(shù)條件為：①采用自動(dòng)控制溫度梯度、固液交界的新月形的高度及硅帶的寬度等，以有效地保證晶體生長的穩(wěn)定性。②在模具對(duì)硅料的污染方面進(jìn)行控制。該技術(shù)的工藝過程如下：采用適當(dāng)?shù)氖＞邚娜酃柚兄苯永稣私枪柰?，正八角的邊長比10cm略長，總管徑約30cm，管壁厚度（硅片厚）與石墨模具毛細(xì)形狀、拉制溫度和速度有關(guān)，約200一400m，管長約5m。采用激光切割法將硅管切成10cm×l0cm方形硅片。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。晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—薄片化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!總結(jié)晶體硅太陽能電池總體趨勢(shì)：多晶硅電池由于其成本優(yōu)勢(shì)將會(huì)逐漸取代單晶硅電池，并向著高效率和薄片化發(fā)展。帶來的結(jié)果是更好的電池性能和更低的電池價(jià)格。本文綜述了近幾年晶體硅太陽能電池進(jìn)展的成果，介紹了幾類典型的高效和超薄太陽能電池技術(shù)，這些電池在未來極有可能成為主導(dǎo)性光伏產(chǎn)品，我們國家光伏企業(yè)對(duì)此應(yīng)予以足夠的重視。晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!晶體硅太陽能電池的新技術(shù)鈍化技術(shù)熱氧化SiO2鈍化，氫鈍化，a-Si鈍化等陷光技術(shù)表面織構(gòu)化技術(shù)，減反射技術(shù)背表面場(chǎng)技術(shù)背場(chǎng)可以降低飽和電流，改善開路電壓，提高電池效率。

MINP電池MIS電池和p－n結(jié)的結(jié)合，對(duì)后來的高效電池起到過渡作用聚光電池電池面積小，從而可以降低成本，一直受到重視

絨面技術(shù)被高效電池和工業(yè)化電池普遍采用異質(zhì)結(jié)技術(shù)如SnO2/Si、In203/Si、ITO/Si等MIS電池肖特基（MS）電池的改型晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!Page18晶體硅太陽能電池的發(fā)展趨勢(shì)兩個(gè)主要因素1、提高轉(zhuǎn)換效率2、降低成本發(fā)展趨勢(shì)：1、高效化2、薄片化日本NEDO晶體硅太陽能電池至2010年的技術(shù)開發(fā)目標(biāo):超薄型超高效率電池的開發(fā)壽命30年的實(shí)現(xiàn)原料問題的解決低成本化的實(shí)現(xiàn)晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!PERL電池有七個(gè)工藝特點(diǎn)（目前制造實(shí)驗(yàn)室高效電池的主要技術(shù)之一）1、表面采用倒金字塔結(jié)構(gòu)，減小光在前表面反射2、硅表面磷摻雜的濃度較低，減少表面的復(fù)合，避免表面“死層”3、電極下面局部采用高濃度擴(kuò)散，減小電極區(qū)復(fù)合，形成好的歐姆接觸4、表面電極很窄，電極間距變窄，遮光面積降低，減少橫向?qū)щ婋娮璧膿p失；5、電極采用更匹配的金屬如鈦、鈀、銀金屬組合以進(jìn)一步減小電極與硅的接觸電阻；6、電池的前后表面采用SiO2和點(diǎn)接觸的方法以減少電池的表面復(fù)合；7、利用兩層減反射膜將前表面反射降到最低。制造過程相當(dāng)煩瑣，涉及到多道光刻工藝，工藝高，很難應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。單晶硅高效化：PERL電池晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!單晶硅高效化：LBSF電池德國Fraunhofer研究所研發(fā)深結(jié)局部背場(chǎng)（LBSF）電池

2cm×2cm電池效率達(dá)到＝23.3%LBSF電池特點(diǎn)（與PERL類似）1、TCA生長氧化層鈍化電池正反面2、正面光刻制成的金字塔（絨面）結(jié)構(gòu)3、背面硼擴(kuò)散一般造成高表面復(fù)合4、局部鋁擴(kuò)散制作電池的表面接觸晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!◆激光刻槽埋柵電池新南威爾士大學(xué)北京太陽能研究所＝19.6%＝18.6%晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—高效化這個(gè)電池結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是表面電極通過化學(xué)鍍埋在硅襯底的溝槽里，電極與溝槽接觸部位采用重?fù)诫s，表面的其它地方進(jìn)行淡磷擴(kuò)散。晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!◆日本Sanyo－a-Si/c-Si異質(zhì)結(jié)（HIT）電池實(shí)驗(yàn)室最好效率：＝21.2%，面積100cm×100cm晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—高效化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!（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(jiǎn)單、省電、節(jié)約硅材料因此比單晶硅電池具有更大降低成本的潛力。晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—高效化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!◆日本京瓷（Kyocera）公司采用了PECVD/SiN+表面織構(gòu)化使15cm15cm大面積多晶硅電池效率達(dá)17.7％，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。采用的PECVD－SiN鈍化技術(shù)對(duì)商業(yè)化多晶硅電池的效率提高起到了關(guān)鍵性的作用。目前此商業(yè)化多晶硅電池的效率達(dá)到13％－16％。晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—高效化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!30多年來，太陽電池硅片厚度從70年的450～500m

降低到目前的180～240m。硅片厚度的發(fā)展晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—薄片化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!◆德國Fraunhofer-超薄多晶硅高效太陽能電池–20.3%-世界記錄晶體硅太陽能電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)—薄片化晶體硅太陽能電池技術(shù)發(fā)展方向V共30頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!◆Kyocera公司于2008年6月11日宣布，開發(fā)了新的太陽能電池制造工藝，該工藝可在其用于制造光伏太陽能電池和模塊用的多晶硅同樣消費(fèi)量情況下使效率提高。

新的大規(guī)模生產(chǎn)工藝可使Kyocera公司制造