第二章硅太阳能电池

1、第二章第二章 太阳能电池太阳能电池22.1 太阳能电池概述太阳能电池概述 太阳能太阳能是指太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能：是指太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能：在太阳内部进行的由在太阳内部进行的由“氢氢”聚变成聚变成“氦氦”的原子核反应的原子核反应 广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的风能，化学能，水的势能势能等。等。地球地球上的上的化石燃料化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能来的太阳能 ） 狭义的太阳能则限于太阳辐射能的狭义的太阳能则限

2、于太阳辐射能的光热光热、光电光电和和光化学光化学的直接转换。的直接转换。 3太阳能可转换为热能、机械能、电能、化学能等。太阳能可转换为热能、机械能、电能、化学能等。 n 我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为为1018kWh，全国各全国各地太阳年辐射总量达地太阳年辐射总量达335837kJ/cm2a，中值为，中值为586kJ/cm2a。 n 地球每年接受的太阳能总量为地球每年接受的太阳能总量为l1018 kWh。这相当于。这相当于51014桶原油，是探明原油储量的近千

3、倍，是世界年耗总桶原油，是探明原油储量的近千倍，是世界年耗总能量的一万余倍。能量的一万余倍。 4太阳能利用技术太阳能利用技术 1 1）太阳能）太阳能热能转换技术；热能转换技术；太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能空调太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能空调2 2）太阳能）太阳能光电转换技术；光电转换技术；太阳能热发电及光伏发电太阳能热发电及光伏发电3 3）太阳能）太阳能化学能转化技术。化学能转化技术。5太阳能的光电转换：太阳能的光电转换：太阳能电池太阳能电池n 太阳能电池是通过光电太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。光能转化成电能的装置。 n

4、原理：太阳光照在半导体原理：太阳光照在半导体p-n结结上，形成新的空穴上，形成新的空穴-电子对，在电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由结电场的作用下，空穴由n区流向区流向p区，电子由区，电子由p区流向区流向n区，接通电区，接通电路后就形成电流。如右图所示。路后就形成电流。如右图所示。 6发展历程发展历程71839年 法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应”，即“光伏效应”。1883年 Charles Fritts 在锗半导体上覆上金层形成半导体异质结，成功制备第一块太阳能电池，效率只有1%1954年 美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳能电池，效率6%，为光伏发电大规模应用奠定了基础；同年，首次发

5、现了砷化镓有光伏效应，制成了第一块薄膜太阳电池。1958年 太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋1号卫星电源。1958年 我国开始了太阳能电池的研制工作，1971年首次发射了用太阳能电池作为电池的人造卫星。1959年 第一个多晶硅太阳电池问世，效率达5%。1978年 美国建成100 kWp太阳地面光伏电站。1980年 单晶硅太阳电池效率达20%，砷化镓电池达22.5%，多晶硅电池达14.5%，硫化镉电池达9.15%。1990年 德国提出“2000个光伏屋顶计划”，每个家庭的屋顶装35kWp光伏电池。1997年 日本“新阳光计划”提出到2010年生产43亿Wp光伏电池。100万户，每户安装35k

6、Wp。 1998年 单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶计划”，到2020年完成。 2010年，商业化单晶硅太阳能电池效率为18.3%，多晶硅15.8% 2010年，晶体硅电池的价格下降到2/Wp，电价达到11kW h；预计2020年晶体硅电池价格降下降到1/Wp，电价达到5.3kW h，达到与其他发电方式相当的水平。8 输出功率Wp：是标准太阳光照条件下，即：欧洲委员会定义的101标准，辐射强度1000W/m2，大气质量AM1.5，电池温度25条件下，太阳能电池的输出功率。 AM(air mass)1.5：地球大气层外接受到的太阳辐射，未受到大气层的反射和吸收，称

7、为大气质量为0的辐射， 以AM0表示。太阳辐射在到达地球之前，被大气层中的气体分子及悬浮微粒所吸收、散射和反射而被削弱，这种削弱还与穿透大气层的距离有关，这又决定于太阳辐射的方向。 AM1/cos(z)，z为天顶角。 通常，以AM1表示垂直于太阳入射方向上单位面积上得到的太阳光谱。AM1.5， AM2等分别表示不同方向得到的太阳光谱。1.5=光线在大气走的路程/垂直路程。 AM1.5对于天顶角48.2，包括中国，欧洲，美国在内的大部分国家都处在这个中纬度区域。因此一般地表上的太阳光谱用都用AM1.5表示，能量取1000W/m2。太阳能电池太阳能电池的分类的分类9 1 1、硅硅系系太阳能电池太阳

8、能电池 2 2、多元化合物多元化合物薄膜太阳电池薄膜太阳电池 3 3、染料敏化染料敏化太阳能电池太阳能电池 4 4、有机有机/ /聚合物薄膜太阳能电池聚合物薄膜太阳能电池据所用材料分据所用材料分砷化镓（砷化镓（III-V族化合物）族化合物）硫化镉硫化镉 （II-VI 族化合物）族化合物）铜铟硒铜铟硒（II- III-V 族化合物）族化合物）单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池多晶硅薄膜太阳电池多晶硅薄膜太阳电池非晶硅薄膜太阳电池非晶硅薄膜太阳电池太阳电池种类太阳电池种类1011按照结构分类： 同质结太阳电池 硅太阳能电池、砷化镓太阳能电池 异质结太阳电池 两种不同禁带宽度的半导体材料界面构成，如非晶硅

9、/晶硅异质结、硫化亚铜/硫化铜肖特基结太阳电池 （MS） 金属和半导体接触组成一个“肖特基势垒”的太阳能电池，原理为二者接触时可产生类似于p-n结可整流接触的肖特基效应，如Al/Si、 Pt/Si异质结电池。目前已发展为MOS和MIS电池液结太阳电池 利用敏化纳米半导体把太阳能转化为电能。按照工作方式分类： 平板太阳电池 聚光太阳电池各类太阳能电池的制造方法及研究状况各类太阳能电池的制造方法及研究状况12种类种类材料材料太阳能太阳能单电池单电池效率效率太阳能太阳能电池模电池模块效率块效率主要制备方主要制备方法法优点优点缺点缺点硅系硅系太阳太阳能电能电池池单晶单晶硅硅151525%25%1313

10、20%20%表面结构化表面结构化发射区钝化发射区钝化分区掺杂分区掺杂效率最高效率最高技术成熟技术成熟工艺繁琐工艺繁琐成本高成本高多晶多晶硅硅101019%19%101018%18%化学气相沉化学气相沉积法积法液相外延法液相外延法溅射沉积法溅射沉积法无效率衰退问无效率衰退问题题成本远低于单成本远低于单晶硅晶硅效率低于效率低于单晶硅单晶硅非晶非晶硅硅8 813%13%5 510%10%反应溅射法反应溅射法PECVDPECVD法法LPCVDLPCVD法法成本较低成本较低转换效率较高转换效率较高稳定性稳定性不高不高种类种类材料材料 单电单电池效池效率率模块效率模块效率主要制备主要制备方法方法优点优点缺

11、点缺点多元化合多元化合物薄膜太物薄膜太阳能电池阳能电池砷化镓砷化镓1919 32%32%232330%30%MOVPEMOVPE和和LPELPE技术技术效率较高效率较高成本较单成本较单晶硅低晶硅低易于规模易于规模生产生产原材料有原材料有剧毒剧毒碲化镉碲化镉101015%15%7 710%10%铜铟硒铜铟硒101017%17%8 810%10%真空蒸镀真空蒸镀法和硒化法和硒化法法价格低廉价格低廉性能良好性能良好工艺简单工艺简单原材料来原材料来源比较有源比较有限限染料敏化染料敏化太阳能电池太阳能电池8 812%12%8%8%溶胶凝胶溶胶凝胶法法水热反应水热反应溅射法溅射法成本低廉成本低廉工艺简单工

12、艺简单性能稳定性能稳定有机或聚合物有机或聚合物太阳能电池太阳能电池3 310%10%处于研发处于研发当中当中易制作易制作材料广泛材料广泛成本低成本低效率低效率低寿命短寿命短13效率低效率低寿命短寿命短1415太阳电池工作原理太阳电池工作原理1. Si半导体结构：半导体结构：共价键共价键共用电子共用电子Si禁带宽度：1.12eV162. 本征半导体：本征半导体： 完全无杂质且无晶格缺陷的纯净半导体；一般指导电主要由材料的本征激发决定的纯净导体。具有断键的硅晶体 绝对零度下，半导体电子填满价带，导带是空的，半导体不导电。 绝对零度以上，价电子在热激发下可到导带，形成自由电子，价带中形成空穴。外加电

13、场作用下，电子与空穴定向移动形成电流，电子产生的导电称为电子导电；因空穴产生的导电称为空穴导电。电子和空穴称为载流子 半导体的本征导电能力很小，Si在300K的本征电导率为2.3105 cm。173. p型和型和n型半导体：型半导体： Si半导体中掺入3价元素的半导体（如硼、镓、铝等），在晶体中会出现一个空穴，形成p型半导体。 Si半导体中掺入5价元素的半导体（如磷、砷、锑等），在共价键之外会出现一个多余的电子，形成n型半导体。p型半导体n型半导体多数载流子：空穴多数载流子：电子载流子密度是决定半导体电导率大小的主要因素载流子密度是决定半导体电导率大小的主要因素184. p-n结：结： n型半

14、导体中含有较多的电子，而p型半导体中含有较多的空穴，这样，当p型和n型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差形成p-n结 p-n结是构成半导体器件的基础。电子扩散方向空穴扩散方向空间电荷区（耗尽区） 施加正向偏压（与内建电场方向相反），产生正向电流 施加负偏压，产生很小的反向电流p-n结的单向导电性结的单向导电性19l 材料吸收光子后，产生电子材料吸收光子后，产生电子-空穴对空穴对l 电性相反的光生载流子被半导体中电性相反的光生载流子被半导体中p-n结所产生的静电场分开结所产生的静电场分开l 光生载流子被太阳能电池的两极所收集，并在电路中产生电流，因而获光生载流子被太阳能电池的两极所收集，

15、并在电路中产生电流，因而获得电能得电能 这个这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。 5.太阳电池工作原理太阳电池工作原理2021一般为p-n结型太阳能电池，主要由p型半导体/n型半导体、电极、防反射膜、组件封装材料等梳状电极：梳状电极：由于半导体不是电的良导体，电子在通过pn结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。因此一般用金属网格覆盖pn结，以增加入射光的面积。减反射膜：硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用减反射膜：硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。因而涂上了一层反射系数非常小的保护膜，将反射损

16、失减小到5甚至更小。太阳能电池结构太阳能电池结构22 太阳电池一般制成p+/n型结构或n+/p型结构，其中p+和n+表示太阳电池正面光照半导体材料的导电类型；n和 p表示太阳电池背面衬底半导体材料的导电类型。 下图为在p型半导体材料上扩散磷元素，形成n+/p型结构的太阳电池。上表面为负极；下表面为正极。23太阳能电池的特性太阳能电池的特性24 1）. 开路电压（开路电压（ Voc ）：当电势增长到正向电流恰好抵消光致电流时达到稳定状态，即电池电流为0时的电压值称为开路电压。 2）. 短路电流（短路电流（ Jsc）：为电池电压为0时的电流值称为短路电流。 Jsc = I0 q lh inj cc

17、 式中I0为入射光通量，q为元电荷，lh为光捕获效率，inj为电子注入效率，cc为电子收集效率。 3）. 光电转化效率（光电转化效率（）：指电池的实际最大输出功率与入射光功率的比值： =Vop：最佳工作电压 Jop： 最佳工作电流太阳能电池的I-V曲线1. 输入输入-输出特性输出特性 即电压-电流特性，简称伏安特性，表征太阳能电池将太阳的光能 转换成电能的能力。25 4）. 填充因子（填充因子（FF）：电池最大输出功率与开路电压与短路电流乘积的比值。实际中为0.6-0.75 。 5）. 单色光电转换效率单色光电转换效率(IPCE： Monochromatic Incident Photon-t

18、o-Electron Conversion Efficiency)：单位时间内转移到外电路的电子数与入射的光子数之比，也称为外部量子效率，其值反映在单色光照射下光子转化为电子的百分率。 262. 温度温度特性特性 指太阳能电池的工作环境温度和电池吸收光子之后使自身温度 升高对电池性能的影响。温度升高，短路电流增加，开路电压减小，总转换效率变小。273.3. 照度特性照度特性 指太阳能电池的电气性能与光照强度的关系。一般来说，随着光 照强度的减小，电池的光电转化效率增大。不同辐照度下电池的I-V特性曲线标准测试条件标准测试条件光源辐照度：光源辐照度：AM1.5 1000W/m2 ； 测试温度：测

19、试温度： 2520C ； 28太阳电池等效电路太阳电池等效电路理想太阳电池等效电路： 相当于一个电流为Iph的恒流电源与一只正向二极管并联。 流过二极管的正向电流称为暗电流ID，光生电流Iph 流过负载的电流为I，负载两端的电压为V Iph ID V R I29实际太阳电池等效电路： 由于漏电流等产生的旁路电阻Rsh 由于体电阻和电极的欧姆电阻产生的串联电阻Rs 在Rsh两端的电压为： Vj =(V+IRS) 因此流过旁路电阻Rsh的电流为： ISh= (V+IRS) / Rsh 流过负载的电流： I= Iph ID Ish Rs Iph ID Rsh Ish V R I太阳电池材料一般的要求

20、有：太阳电池材料一般的要求有： (1) 半导体材料的半导体材料的禁带禁带不能太宽；不能太宽；(2) 要有较高的光电转换效率；要有较高的光电转换效率；(3) 材料本身对环境不造成污染；材料本身对环境不造成污染；(4) 材料便于工业化生产且材料性能稳定。材料便于工业化生产且材料性能稳定。 太阳电池材料太阳电池材料30设计在设计在可见区内有强吸收的半导体材料可见区内有强吸收的半导体材料是高效利用太阳能的关是高效利用太阳能的关键性因素。键性因素。312.2 硅太阳能电池硅太阳能电池单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池32原料: 高纯的单晶硅棒，纯度要求纯度要求99.999。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅

21、材料和成熟的加工处理工艺基础上 单晶硅太阳能电池实验室 最高效率25%（澳大利亚新 南威尔士大学，马丁格林 教授组）l单晶硅棒的制备： 坩埚拉直法和悬浮区熔法多晶硅太阳电池多晶硅太阳电池33晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺材料工艺复杂，电耗很大复杂，电耗很大，在太阳电池生产总成本总成本中己超二分之一二分之一。加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状，切片制作太阳电池也是圆片，组成太阳能组件平面圆片，组成太阳能组件平面利用率低利用率低。因此，80年代以来，欧美一些国家投入了多晶硅太阳电池的研制。目前太阳电池使用的多晶硅材料， 多半是含有大

22、量单晶颗粒的集合体大量单晶颗粒的集合体， 或用废弃单晶硅料和冶金级硅材料废弃单晶硅料和冶金级硅材料 熔化浇铸而成。多晶硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片方形太阳电池片，可提高材制利用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率光电转换效率稍低于稍低于单晶硅太阳电池，但是材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池34非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池年出现的新型薄膜式太阳电池，硅硅材料消耗很少，电耗更低材料消耗很少，电耗更低，非常吸引人。制造方法: 辉光放电法，还有反应溅射法、

23、化学气相沉积法、电子束蒸发法和热分解硅烷法等。衬底材料一般用玻衬底材料一般用玻璃或不锈钢板璃或不锈钢板。电池结构: p-i-n电池电池，它是在衬底上先沉积一层掺磷的掺磷的n型型非晶硅非晶硅，再沉积一层未掺杂的未掺杂的i层层，然后再沉积一层掺硼的掺硼的p型非晶硅型非晶硅非晶硅太阳电池很薄很薄，可以制成叠层式目前非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换效率偏低光电转换效率偏低，国际先进水平为先进水平为10左右左右，且不够稳定不够稳定，所以尚未大量用于作大型太阳能电源，而多半用于弱光电源，如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。35硅太阳能电池的生产流程硅太阳能电池的生产流程 36通常的晶体硅太阳能电

24、池是在厚度350450m的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。 上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。此外，液相外延法（LPPE）和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。生产过程大致可分为五个步骤：生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程、提纯过程 b、拉棒过程、拉棒过程 c、切片过、切片过程程 d、制电池过程、制电池过程 e、封装过程。、封装过程。 37 硅片切割硅片切割 硅片的表面清洗：化学清洗硅片的表面清洗：化学清洗除污除污 表面腐蚀：除去

25、硅片表面的切割损伤表面腐蚀：除去硅片表面的切割损伤 制绒：使硅片表面变粗糙制绒：使硅片表面变粗糙硅太阳电池的制备工艺：38 扩散制结：扩散制结：加工太阳电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成PN结。 去背结去背结 丝网印刷上下电极丝网印刷上下电极 沉积减反射层：沉积减反射层：减少表面反射，增大折射率。 共烧形成金属接触共烧形成金属接触 电池片测试电池片测试 太阳电池太阳电池板板: :用串联和并联的方法构成一定的输出电压用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流和电流。最后用框架和装材料进行封装。最后用框架和装材料

26、进行封装。39损耗损耗光学损耗光学损耗 反射、电极反射、电极影响、透射影响、透射电损耗电损耗欧姆电阻损耗欧姆电阻损耗载流子复合损载流子复合损耗耗单晶硅太阳能电池的损耗：40提高晶体硅电池效率的方法提高晶体硅电池效率的方法 背电场(BSF)电池 在常规电池n+/p或p+/n的硅电池背面增加一层p+或n+层,即形成背电场,可以使电池性能提高,并且不受电阻率和一定范围内单晶片厚度变化的影响。 聚光电池聚光电池 通过聚光器,使大面积聚光器上接收到的太阳光会聚一个比较小的范围内,形成“焦斑”或“焦带”。位于“焦斑”或“焦带”处的太阳电池可得到较多的光能,使每一片电池能输出更多的电能。 需要配备一套包括：

27、聚光器,散热器,跟踪器及机械传动机构等的聚光系统。 41绒面电池 采用选择性腐蚀溶液,使(100)硅片表面形成（111）面微小的金字塔型的小丘,小丘密度大约为108-109个/厘米2。依靠表面金字塔形的方锥结构,对光进行多次反射,不仅减少了反射损失,而且改变了光在硅中的前进方向,延长了光程,增加了光生载流子的产量；曲折的绒面又增加了p-n结面积,从而增加对光生载流子的收集率；并改善了电池的红光响应。 42u从转换效率和材料的来源角度讲，多晶硅和非晶硅从转换效率和材料的来源角度讲，多晶硅和非晶硅薄膜电池将最终取代单晶硅电池，成为市场的主导薄膜电池将最终取代单晶硅电池，成为市场的主导产品。产品。u

28、今后研究的重点除继续开发新的电池材料外应集中今后研究的重点除继续开发新的电池材料外应集中在如何降低成本上来，近来国外曾采用某些技术制在如何降低成本上来，近来国外曾采用某些技术制得硅条带作为多晶硅薄膜太阳能电池的基片，以达得硅条带作为多晶硅薄膜太阳能电池的基片，以达到降低成本的目的，效果还是比较理想的到降低成本的目的，效果还是比较理想的。硅系太阳能电池的研究趋势硅系太阳能电池的研究趋势43442.3 多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池Thin Film Photovoltaic （TFPV）45按材料来分：按材料来分：46II-VI 族化合物族化合物 如如CdTeIII-V族化合物

29、族化合物 如如GaAs多元化合物体系：多元化合物体系：CIS (Cu-In-S, Cu-In-Se) CIGS (Cu-In-Ga-Se) CZTS (Cu-Zn-Sn-S)47 GaAs，禁带宽度是，禁带宽度是1.43 eV，是理想的太阳能电池材料。，是理想的太阳能电池材料。 GaAs 的优势：的优势： GaAs高效聚光电池在国外被认为是低成本规模建造太阳能电高效聚光电池在国外被认为是低成本规模建造太阳能电站的有效途径站的有效途径 1. GaAs太阳能电池太阳能电池： 高的能量转换效率高的能量转换效率：处于最佳的能隙为1.41.5eV之间 吸收系数大吸收系数大：吸收：吸收95%的太阳光厚度仅

30、为的太阳光厚度仅为510um 耐高温性耐高温性；200度下效率仍有10% 抗辐射性能好抗辐射性能好：直接带隙，少数载流子寿命短，抗辐射性能好，更适合空间能源领域； 开路电压大，短路电流小，不易受串联电阻影响开路电压大，短路电流小，不易受串联电阻影响48 GaAs电池结构：由单结向多结转变电池结构：由单结向多结转变单结单结 GaAs电池极限效率：电池极限效率：27%；双结：；双结：30%；三结：；三结：38%；四结：；四结：41%49Ga0.5In0.5P/GaAs/Ge三结太阳能电池空间用电池，平均效率28%50 GaAs材料材料的缺点的缺点资源稀缺资源稀缺，Ga价格昂贵，约Si材料的10倍；

31、污染环境污染环境，砷化物有毒物质，对环境会造成污染；机械强度较弱机械强度较弱，易碎；密度大密度大（5.318 g/cm3），质量大。 GaAs太阳能电池的制备方法：太阳能电池的制备方法： 液相外延技术（液相外延技术（LPE）、）、MOCVD、分子束外延技术（、分子束外延技术（MBE）51 CdS，室温下禁带宽度是，室温下禁带宽度是2.42 eV，是重要的，是重要的n型窗口材料，具型窗口材料，具有良好的光电导率和光的通透性。有良好的光电导率和光的通透性。 CdS作为窗口层的厚度约为作为窗口层的厚度约为50100 nm，可使波长小于，可使波长小于500 nm的光透过。的光透过。Cu2S/CdS是一

32、种廉价太阳电池，它具有成本低、制备工艺十是一种廉价太阳电池，它具有成本低、制备工艺十分简单的优点。分简单的优点。制备方法：制备方法：a) 在多种衬底上使用直接和间接加热源的方法沉在多种衬底上使用直接和间接加热源的方法沉积多晶积多晶CdS薄膜；薄膜；b) 用喷涂法制备用喷涂法制备CdS薄膜，将含有薄膜，将含有S和和Cd的的化合物水溶液，用喷涂设备喷涂到玻璃或具有化合物水溶液，用喷涂设备喷涂到玻璃或具有SnO2导电膜的导电膜的玻璃及其它材料的衬底上，经热分解沉积成玻璃及其它材料的衬底上，经热分解沉积成CdS薄膜。薄膜。 2. CdS薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池： 52在薄膜光伏材料中，在薄膜光伏材

33、料中，CdTe为人们公认的高效、稳定、廉价为人们公认的高效、稳定、廉价的薄膜光伏器件材料。的薄膜光伏器件材料。室温下室温下CdTe多晶薄膜太阳能电池转换效率理论值为多晶薄膜太阳能电池转换效率理论值为27，目前已制成面积为目前已制成面积为l cm2，效率超过，效率超过15的的CdTe太阳能电池；太阳能电池；面积为面积为706 cm2的组件效率超过的组件效率超过10，小面积，小面积16.5% (NERL公司）公司）制备方法：电镀、丝网印刷，化学气相沉积制备方法：电镀、丝网印刷，化学气相沉积CVD，物理气相，物理气相沉积沉积PVD， MOCVD，分子束外延，分子束外延MBE，喷涂，溅射，真，喷涂，溅

34、射，真空蒸发，电沉积等。空蒸发，电沉积等。 3. 多晶多晶薄膜薄膜CdTe太阳能电池太阳能电池：TCO：导电性和透明性兼备n型半导体，厚度决定短路电流（吸光问题）吸收层通常大于1微米增加厚度以降低晶粒界面的密度，减少载流子复合的几率53CdS：n型，碱性下型，碱性下 CBDCdTe：p型，电沉积法，阳极型，电沉积法，阳极空气中，空气中，450C煅烧，煅烧，n p型型激光切割激光切割Al金属溅射金属溅射再次切割再次切割EVA封装封装CdTe电池的制备方法54一种含铜铟硒三元素（简称CIS），一种含铜铟镓硒四元素（简称CIGS）。 优点： a）高消光系数高消光系数，104105cm-1，CuInS

35、e2高达高达106cm-1的吸收系数，这是的吸收系数，这是到目前为止所有半导体材料中的最高值。到目前为止所有半导体材料中的最高值。CIGS随着铟镓含的同，其光吸收范围可从1.04ev至1.70ev。 活性材料厚度不需超过1m，99以上的光子均可被吸收，因此降低成本，所需半导体原可能仅US$0.03/W。4. CIS薄膜薄膜太阳能电池太阳能电池55黄铜矿黄铜矿b)转化效率高转化效率高, 在实验室完成的CIGS电池，光电效率最高可达19.88%，就模块而言，最高亦可达约13(CIS约10%)。c)电池电池稳定稳定耐用，耐用，抗干扰，无光致衰退效应，寿命长d)CIGS的的Na效应：效应：微量Na掺杂可以优化其性能，尤其能提高p型CIGS 的传导率，可使用钠钙玻璃做基板e)抗抗辐射性强且轻便辐射性强且轻便f)p型导电型导电g) 制造成本低制造成本低C