非晶硅太阳能电池的介绍

一、非晶硅太阳能电池的介绍

光伏产业的太阳能电池分为晶体硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。全球光伏产业的迅猛发展，非晶硅太阳能电池市场前景看好，技术日臻成熟，光电转换效率和稳定性不断提高。集成型非晶硅太阳能电池的激光切割的使用有效面积达90%以上，目前大面积大量生产的硅薄膜太阳能电池的光电转换效率为5%-10.2%。实验室目前最高可达19.1%。

二、非晶硅太阳能光伏电池的构造原理

非晶硅材料由气相沉积法形成的。根据离解和沉积方法的不同，可分为辉光放电分解法（GD）、溅射法（SP）、真空蒸发法、光化学气相沉积法（CVD）和热丝法（HW）等多种。其中等离子增强化学气相沉积法（PECVD）是已被普遍采用的方法，在PECVD沉积非晶硅的方法中，PECVD的原料气一般采用SiH4，和H2，制备叠层电池时用SiH4，和GeH4，加入B2H6，和PH5可同时实现掺杂。SiH4和GeH4在低温等离子体的作用下分解产生a－Si或a—SiCe 薄膜。此法具有低温工艺和大面积薄膜的生产等特点，适合于大规模生产。

非晶硅电池具有如下优点：

（1）制造成本低。这是因为：①半导体层光吸收系数比晶体硅大一个数量级，电池厚度只需1μm 左右，约为晶体硅电池的1/300，可节省大量硅材料。②可直接沉积出薄膜，没有切片损失。③可采用集成技术在电池制备过程中一次完成组件，工艺过程简单。④电池的pin 结是在20.0℃左右的温度下制造的，比晶体硅电池的800～1000℃的高温低得多，能源消耗小。⑤电池的单片面积可大到0.7~1.0m2，组装方便，易于实现大规模生产。

（2）能源消耗的回收期短。每平方米非晶硅电池的生产能耗仅为l00kW•h左右，能源回收期仅为l～1.5a，比晶体硅低得多。

（3）发电量多。据测试，在相同条件下，非晶硅电池的发电量较单晶硅电池

高8%左右，较多晶硅电池高13%左右。

（4）售价低。目前约比晶体硅电池的售价约低1/4－1/3。

2.4 三种太阳能电池性能分析和亟待解决的问题

2.4.1 性能分析

种类 优势 劣势 转换效率

单晶硅太阳能电池 转化效率最高，技术最为成熟 硅消耗量大，成本高，工艺复杂 16%-20%

多晶硅太阳能电池 转化效率较高 多晶硅生产工艺复杂，供应受限制 14%-16%

非晶硅薄膜太阳能电池 成本低，可大规模生产 转换效率不高，光致衰退效率 9%-13%

三、非晶硅太阳能电池功率受哪些因素的影响？

我们就是做非晶硅太阳能电池的, 我也来回答一下这个问题.

非晶硅太阳能电池的优势:

1. 非晶硅对可见光的吸收比晶体硅的要强,也就是说以阴雨天或者说月光较强的晚上,非晶硅电池也可以产生较少量的电流. 甚至有测得,同样功率的非晶硅和晶体硅太阳能电池, 按一年的发电量计算, 非晶硅要比晶体硅发的电多.

2. 非晶硅价格便宜, 因为非晶硅不受硅材料价格的限制, 在生产过程中, 用硅烷气体通过辉光放电法,在玻璃等衬底上沉积成一层薄膜. 因其材料较便宜, 可以大规模生产和推广.

3. 高温性能好：当太阳能电池工作温度高于标准测试温度25℃时，其最佳输出功率会有所下降；非晶硅太阳能电池受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小得多。

4. 能量回收周期短, 在生产过程中的每瓦用电能耗较小,1.5-2年即可返回.

由于上述这些优势,令薄膜硅电池在民用领域具有广阔的应用前景，如光伏建筑一体化、大规模低成本发电站、太阳能照明光源。

由于非晶硅薄膜电池的良好前景，包括Sharp、Q-Cells、无锡尚德等在内的诸多企业正大规模进入非晶硅薄膜太阳能电池领域，整个行业的统计数字不断翻新。

四、光幅技术是什么？

光伏技术可直接将太阳的光能转换为电能，用此技术制作的光电池使用方便，特别是近年来微小型半导体逆变器迅速发展，促使其应用更加快捷。美、日、欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划，开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性，降低成本，不断扩大产业。目前已有80多个国家和地区形成商业化、半商业化生产能力，年均增长达16%，市场开拓从空间转向地面系统应用，甚至用于驱动交通工具。据报道，全球发展、建造太阳能住宅（光电池作屋顶、外墙、窗户等建材用）投资规模为600亿美元，而到2005年还会再翻一倍达1200亿美元，光伏技术制作的光电池有望成为21世纪的新能源。[

以下按其材料分类，展示光伏技术、产业及市场发展动向。

晶体硅光电池

晶体硅光电池有单晶硅与多晶硅两大类，用P型（或n型）硅衬底，通过磷（或硼）扩散形成Pn结而制作成的，生产技术成熟，是光伏市场上的主导产品。采用埋层电极、表面钝化、强化陷光、密栅工艺、优化背电极及接触电极等技术，提高材料中的载流子收集效率，优化抗反射膜、 凹凸表面、高反射背电极等方式，光电转换效率有较大提高。单晶硅光电池面积有限，目前比较大的为Φ10至20cm的圆片，年产能力46MW/a。目前主要课题是继续扩大产业规模，开发带状硅光电池技术，提高材料利用率。国际公认最高效率在AM1.5条件下为24%，空间用高质量的效率在AM0条件约为13.5-18%，地面用大量生产的在AM1条件下多在11-18%之间。以定向凝固法生长的铸造多晶硅锭代替单晶硅，可降低成本，但效率较低。优化正背电极的银浆和铝浆丝网印刷，切磨抛工艺，千方百计进一步降成本，提高效率，大晶粒多晶硅光电池的转换效率最高达18.6%。

非晶硅光电池

a-Si（非晶硅）光电池一般采用高频辉光放电方法使硅烷气体分解沉积而成的。由于分解沉积温度低，可在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上沉积约1μm厚的薄膜，易于大面积化 （0.5m×1.0m），成本较低，多采用p in结构。为提高效率和改善稳定性，有时还制成三层p in 等多层叠层式结构，或是插入一些过渡层。其商品化产量连续增长，年产能力45MW/a，10MW生产线已投入生产，全球市场用量每月在1千万片左右，居薄膜电池首位。发展集成型a-Si光电池组 件，激光切割的使用有效面积达90%以上，小面积转换效率提高到14.6%，大面积大量生产的为8-10%，叠层结构的最高效率为21%。研发动向是改善薄膜特性，精确设计光电池结构和控制各层厚度，改善各层之间界面状态，以求得高效率和高稳定性。

多晶硅光电池

p-Si（多晶硅，包括微晶）光电池没有光致衰退效应，材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响，是国际上正掀起的前沿性研究热点。在单晶硅衬底上用液相外延制备的p-Si光电池转 换效率为15.3%，经减薄衬底，加强陷光等加工，可提高到23.7%，用CVD法制备的转换效率约为12.6-17.3%。采用廉价衬底的p-Si薄膜生长方法有PECVD和热丝法，或对a-Si：H材料膜进行后退火，达到低温固相晶化，可分别制出效率9.8%和9.2%的无退化电池。微晶硅薄膜生长与a-Si工艺相容，光电性能和稳定性很高，研究受到很大重视，但效率仅为7.7%。大面积低温p-Si膜与-Si组成叠层电池结构，是提高a-S光电池稳定性和转换效率的重要途径，可更充分利用太阳光谱，理论计算表明其效率可在28%以上，将使硅基薄膜光电池性能产生突破性进展。铜

铟硒光电池

CIS（铜铟硒）薄膜光电池已成为国际光伏界研究开发的热门课题，它具有转换效率高（已达到17.7%），性能稳定，制造成本低的特点。CIS光电池一般是在玻璃或其它廉价衬底上分别沉积多层膜而构成的，厚度可做到2-3μm，吸收层CIS膜对电池性能起着决定性作用。现已开发出反应共蒸法和硒化法（溅射、蒸发、电沉积等）两大类多种制备方法，其它外层通常采用真空蒸发或 溅射成膜。阻碍其发展的原因是工艺重复性差，高效电池成品率低，材料组分较复杂，缺乏控制薄膜生长的分析仪器。CIS光电池正受到产业界重视，一些知名公司意识到它在未来能源市场中的前景和所处地位，积极扩大开发规模，着手组建中试线及制造厂。

碲化镉光电池

CdTe（碲化镉）也很适合制作薄膜光电池，其理论转换效率达30%，是非常理想的光伏材料。可采用升华法、电沉积、喷涂、丝网印刷等10种较简便的加工技术，在低衬底温度下制造出效率12%以上的CdTe光电池，小面积CdTe光电池的国际先进水平光电转换率为15.8%，一些公司正深入研究与产业化中试，优化薄膜制备工艺，提高组件稳定性，防范Cd对环境污染和操作者的健康危害。

砷化镓光电池

GaAs（砷化镓）光电池大多采用液相外延法或MOCVD技术制备。用GaAs作衬底的光电池效率高 达29.5%（一般在19.5%左右），产品耐高温和辐射，但生产成本高，产量受限，目前主要作空间电源用。以硅片作衬底，用MOCVD技术异质外延方法制造GaAs电池是降低成本很有希望的方法。

其它材料光电池

InP（磷化铟）光电池的抗辐射性能特别好，效率达17-19%，多用于空间方面。采用SiGe单晶衬底，研制出在AM0条件下效率大于20%的GaAs/Si异质结外延光电池，最高效率23.3%。Si/Ge/GaAs结构的异质外延光电池在不断开发中，控制各层厚度，适当变化结构，可使太阳光中各 种波长的光子能量都得到有效利用，GaAs基多层结构光电池效率已接近40%。

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