太阳能电池的应用前景

1、 Si+2NaOH+HONaSiO+2Ht32然后用HF清洗，作用是去除硅表面的硅酸钠和氧化物；再用HCL清洗，作用是去除硅片表面的金属离子,盐酸具有酸和络和剂的双重作用,氯离子能与Pt-2+,Au3+,Ag+,Cu+,Hg2+等金属离子形成可溶于水的络和物。多晶硅制绒用的是硝酸和氢氟酸的混合溶液。2）扩散这个工艺的目的是形成p-n结，在太阳电池的扩散制结工艺中一般采用液态源扩散法。如果是在p型硅片中掺杂磷元素，液态源一般都是POCl，POCl液态源扩散方33法具有生产效率较高，PN结均匀，平整和扩散层表面良好等优点。除了POCl以外，3还需要有携带气体一一般使用N（称为小氮），相关的反应气体

2、O和直接通入炉内起稀22释和控制作用的N（称为大氮）。2图2-7扩散装置示意图POCl在高温下（600C）分解生成五氯化磷（PCl）和五氧化二磷（PO）,525其反应式如下：5P0C13PCl+PO525生成的PO在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO）和磷原子，其反应252式如下：2PO+5Si=5SiO+4P!252由上面反应式可以看出，POCl热分解时，如果没有外来的氧（O）参与其分32解是不充分的，生成的PCl是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表5面状态。但在有外来O存在的情况下，PCl会进一步分解成PO并放出氯气（Cl）25252其反应式如下：4PCl+5O2PO+1O

3、Clt（过量0）522522生成的PO又进一步与硅作用，生成SiO和磷原子，由此可见，在磷扩散时,252为了促使POCl充分的分解和避免PCl对硅表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气。在有氧气存在时，POCl热分解的反应式为:3POCl+Of2PO+6Clt32252POCl分解产生的PO淀积在硅片的表面，PO与硅反应生成SiO和磷原子,325252并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。3）等离子刻蚀扩散时不论是单面扩散，还是双面都扩散，硅片的边缘都会有p-n结，这些p-n结的存在会造成电池片的边缘短路，所以要清除。刻蚀的原理是利用CF4分子在高能量的电子

4、的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子，这些活性粒子由于扩散或在电场作用下到达SiO表面，并在表面上发生化学反2应。用化学式子表示为:CF4=CFx+（4-x）F*（xW3）Si+4F*二SiF4tSiO+4F*=SiF4+O畀44242反应的实质是打破C-F,Si-Si键，形成挥发性的Si-F硅卤化物。在CF4中掺入O42是为了提高Si和SiO的刻蚀速率。2FASiSiCF壇子，鱸膜I曲耳：（JF漁手FASiSiCF壇子，鱸膜I曲耳：（JF漁手A_CO0vCH基团表面移渤、siF2反应层-5nm图2-8等离子刻蚀示意图在扩散过程中，硅片表面会形成一层含有磷元素的SiO，称为磷硅玻璃。去磷硅2玻

5、璃主要是用氢氟酸（HF）和氟化铵（NH4F）的混合溶液。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸能与二氧化硅作用生成易挥发的四氟化硅气体。若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。SiO+4HFTSiFT+2HO242SiF+2HFTHSiF总的化学反应式为:426SiO+6HFHSiF+2H02262这个处理过程很短，只需1-3分钟。5）PECVDPECVD是PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition的缩写，即“等离子增强化学气相沉积”利用PECVD来沉积一层减反射膜，它除了能降低光的反射率，增加入射率，提高太阳光的利用率以外；

6、还对电池表面能起到很好的钝化作用，降低表面复合几率并能有效阻止外界杂质（钠离子，掩蔽金属，水蒸气等）的入侵，提高电池的稳定性20,21。PECVD的反应过程如下：3SiH4等离子体SiH-+SiH2-+SiH3-+6H+3SiH432TOC o 1-5 h z350C33SiH+4NH等离子体SiN+12HT43350C3422NH等离子体NH-+NH2-+3H+32 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 3350C2二氧化硅、氮化硅等都是良好的减反射膜，但氮化硅膜（SiNxHy）的钝化效果更佳，化学稳定性好，除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外，基本不与

7、其它酸发生反应，而且工艺更简单可控。6）制作电极制作电极也是制造太阳电池的关键工序，现在生产上用的比较多的是丝网印刷技术。为了引出太阳电池的电流，必须在电池上制作正，负两个电极，以使其产生的电流可汇集流出。n+/p型的单晶硅太阳电池的负极在上边，称为上电极或正面电极；正极在下边，称为下电极或背电极。除了上下电极外，现在的生产工艺中还包括制作背电场。制作背电场可以形成良好的欧姆接触；还可以对穿透太阳电池片的光进行反射改善电场的光谱响应曲线；所以通过背电场可以有效地改善电池的长波响应，提高电池的效率5。印刷的顺序依次是；背电极，背电场和上电极。使用的浆料分别是银铝浆，铝浆和银浆。这些浆料里面除了主

8、要成分以外，还有其它十几种微量成分，这些微量成分的组成和比例对印刷效果有重要的影响。7）烧结和测试分选印刷背电场和电极所用的都是液态浆料，为了使之与电池片形成可靠的合金接触，一般都通过烧结工艺，接着在标准测试条件（光强：1000W/m2；光谱：AM1.5；温度：25C）对其电性能进行测试，图2-9示出了实验制备的125mmX125mm单晶硅太阳电池的外观。图2-9典型的125mmX125mm单晶硅太阳电池的外观晶体硅太阳电池组件由于单片太阳电池输出电压较低，加之未封装的电池由于环境的影响电极容易脱落因此必须将一定数量的单片电池采用串、并联的方式密封成组件，以避免电极接触和互连线受到腐蚀，另外封

9、装也避免了电池碎裂，封装质量的好坏决定了晶体硅太阳电池组件的使用寿命。图2-10为组件的制备工艺流程。图2-10组件制备工艺流程下面对上述工余予以简要介绍：电池片分选：电池片分选是将性能相近的单体电池组合成组件，最大限度地降低串联损失，通常一个低功率的电池将是整个组件的输出功率降低。单片焊接：将互连带焊接在电池的负极上。片间互连：将已焊接好的单片电池串接起来，并进行电气检查。却乍版：将已焊接好的电池串用汇流带连接起来，按照玻璃、EVA、电池、EVA及TPT的顺序放置，并引出电极。层压：将拼接好的电池组件热压密封。高压测试：将组件引出线短路后接到高压测试仪的正极，将组件暴露的金属部分接到高压测试

10、仪的负极，以不大于500V/S的速率加压，直到1000V+2倍开路电压，维持1分钟，如果开路电压小于50V，则所加电压为500V。组件测试：在标准测试条件(AM1.5,25C,100mW/m2)下，对组件的电性能进行测试。匚二mi片r&一一hhhhhhhhhfh亠工一工工亠工工工工HHHHHHH亠工工工工工亠亠工iHHHHHHHHHHH十图2-1172片125mmX125mm单晶硅太阳电池串联组件的连接关系图2-11示出了用72片125mmX125mm单晶硅太阳电池串联组件的连接关系，其典型电性能参数如下22：最大输出功率：170W；开路电压：43.2V；短路电流：5.12A最佳工作电压：34

11、.7V；最佳工作电流：4.9A；短路电流(Isc)温度系数：(0.0650.015)%/C开路电压(Voc)温度系数：-(16020)mV/C功率的温度系数：-(0.50.05)%/C现在光伏电站主要用的是多晶硅，电池种类主要有晶硅电池（多晶硅、单晶硅），非晶硅电池主要是薄膜电池（非晶硅电池、碲化镉、铜铟硒电池），数倍聚光电池。其中数倍聚光电池电池的转化效率最高，商业效率可以达到20%27%，但是现在它的成本也比较高而且现在技术也不太成熟，也没有大规模生产。所以现在还没有市场价格。薄膜电池的效率比较低大概在8%14%之间，成本也比较低，现在的价格大概在2元W而晶硅电池的转换效率大概在15%左右

12、，价格在3.54.8元/W,单晶硅的稍贵。光伏电池分类有哪些太阳能光伏电池（PVCell）（简称光伏电池-SolarCell）用于把太阳的光能直接转化为电能。地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。相关专区：光伏电池1、按结构分类同质结太阳电池，异质结太阳电池，肖特基太阳电池22、按材料分类硅太阳电池，敏化纳米晶太阳电池，有机化合物太阳电池，塑料太阳电池，无机化合物半导体太阳电池3、按光电转换机理传统太阳电池，激子太阳电池4、品种分类单晶硅光伏电池单晶硅光伏电池是开发较早、转换率最高和产量较大的一种光伏电池。单晶硅光伏电池转换效率在我国已经平均

13、达到16.5%,而实验室记录的最高转换效率超过了24.7%。这种光伏电池一般以高纯的单晶硅硅棒为原料，纯度要求99.9999%。多晶硅光伏电池多晶硅光伏电池是以多晶硅材料为基体的光伏电池。由于多晶硅材料多以浇铸代替了单晶硅的拉制过程，因而生产时间缩短，制造成本大幅度降低。再加之单晶硅硅棒呈圆柱状，用此制作的光伏电池也是圆片，因而组成光伏组件后平面利用率较低。与单晶硅光伏电池相比，多晶硅光伏电池就显得具有一定竞争优势。非晶硅光伏电池非晶硅光伏电池是用非晶态硅为原料制成的一种新型薄膜电池。非晶态硅是一种不定形晶体结构的半导体。用它制作的光伏电池只有1微米厚度,相当于单晶硅光伏电池的1/300。它的

14、工艺制造过程与单晶硅和多晶硅相比大大简化,硅材料消耗少,单位电耗也降低了很多。铜铟锡光伏电池铜铟硒光伏电池是以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料，在玻璃或其它廉价衬底上沉积制成的半导体薄膜。由于铜铟硒电池光吸收性能好，所以膜厚只有单晶硅光伏电池的大约1/100。砷化镓光伏电池砷化镓光伏电池是一种III-V族化合物半导体光伏电池。与硅光伏电池相比，砷化镓光伏电池光电转换效率高，硅光伏电池理论效率为23%,而单结砷化镓光伏电池的转换效率已经达到27%;可制成薄膜和超薄型太阳电池，同样吸收95%的太阳光，砷化镓光伏电池只需5-10ym的厚度，而硅光伏电池则需大于150ym。碲化镉光伏电池碲化镉是一

15、种化合物半导体，其带隙最适合于光电能量转换。用这种半导体做成的光伏电池有很高的理论转换效率，目前，已实际获得的最高转换效率达到16.5%。碲化镉光伏电池通常在玻璃衬底上制造，玻璃上第一层为透明电极，其后的薄层分别为硫化镉、碲化镉和背电极，其背电极可以是碳桨料，也可以是金属薄层。碲化镉的沉积技术方法很多，如电化学沉积法、近空间升华法、近距离蒸气转运法、物理气相沉积法、丝网印刷法和喷涂法等。碲化镉层的厚度通常为1.5-3um,而碲化镉对于光的吸收有1.5um的厚度也就足够了。聚合物光伏电池聚合物光伏电池是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势，在导电材料表面进行多层复合，制成类似无机P-N结的

16、单向导电装置。太阳能光伏电池有哪些种类和特点？太阳能是人类近20年来开发利用的新能源，光电转换（即光伏发电）是太阳能利用的重要形式，指利用半导体界面（硅或其他材料）将光能直接转变为电能，技术较复杂，从单户供电到接入电网，应用范围广泛。当前光伏发电主流技术为硅（包括单晶硅/多晶硅/非晶硅）产品、约占90%以上市场份额，其他技术还包括铜铟镓硒、锑化镉等。由于在制造成本、污染控制等方面具优势，硅产品在较长时期内仍将居主导地位。1.单晶硅/多晶硅电池以化学级硅为原料，精炼提纯单晶/多晶硅料；拉单晶棒/铸多晶硅锭一切片；封装电池片；组装电池组件；组装发电应用系统。2.非晶硅薄膜电池一与晶体硅相比，生产工

17、艺相对简单，主要为在玻璃基板上以化学方式沉积非晶硅薄膜层，生产电池片和组件。单晶硅/多晶硅/非晶硅的光电转换率、生产成本递减。单晶硅、多晶硅产品的成本和产出均衡性较好，故占有当前85%以上市场份额。马斯特威逆变器设计灵活，能与所有类型的的光伏组件相兼容。太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：晶硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池等。1.晶硅太阳能电池晶硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。（1）单晶硅太阳能电池目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为19%左右，最高的达到24，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转

18、换效率最高的技术也最为成熟但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。单晶硅太阳能电池的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料。（2）多晶硅太阳能电池板多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约17左右。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，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。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。

19、多晶硅太阳能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复杂，电耗很大，在太阳能电池生产总成本中己超二分之一。（3）非晶体薄膜太阳能电池非晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，它的主要优点是在弱光条件也能发电，有极大的潜力。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之2多元化合

20、物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%,GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是GaAs材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs电池的普及。CIS铜铟硒薄膜电池(简称CIS)适合光电转换

21、，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。3聚合物多层修饰电极型太阳能电池在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制爸的研究方向。其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势，在导电材料(电极)表面进行多层复合，制成类似无机PN结的单向导电装置。其中一个电极的内层由还原电位较低的聚合物修饰，外层聚合物的还原电位较高，电子转移方向只能由内层向外层转移；另一个电极的修饰正好相反，并且第一个电极上两种聚合

22、物的还原电位均高于后者的两种聚合物的还原电位。当两个修饰电极放入含有光敏化剂的电解波中时光敏化剂吸光后产生的电子转移到还原电位较低的电极上，还原电位较低电极上积累的电子不能向外层聚合物转移，只能通过外电路通过还原电位较高的电极回到电解液，因此外电路中有光电流产生。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。多晶硅薄膜太阳能电池简介时间：2012-07-0214:05:26

23、来源：作者：通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350-450“m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。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们一直没有停止过研究，并提出了很多方法。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。化学气相沉积主要是以SiH2C12、SiHC13、Sicl4或SiH4,为反

24、应气体，在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用LPCVD在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节，目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。德国费莱堡太阳能研究所采用区馆再结晶技术在FZSi衬底上制得的多晶硅电池转

25、换效率为19%,日本三菱公司用该法制备电池，效率达16.42%。液相外延(LPE)法的原理是通过将硅熔融在母体里，降低温度析出硅膜。美国Astropower公司米用LPE制备的电池效率达12.2%。中国光电发展技术中心的陈哲良米用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒，并设计了一种类似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池，称之为,硅粒”太阳能电池，但有关性能方面的报道还未见到。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。多晶硅薄膜太阳能电

26、池的研制及发展趋势多晶硅薄膜太阳能电池的研制及发展趋势作者：不详阅读人次：276发布时间：2011-11-08摘要：阐述了多晶硅薄膜太阳能电池的结构、特点，以及多晶硅薄膜的制备方法，并展望了多晶硅薄膜电池的发展趋势和前景。关键词：多晶硅；薄膜；太阳能电池；研制；发展趋势1引言鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发和利用新能源的热潮。在新能源中，特别引人瞩目的是不断地倾注于地球的永久性能源一一太阳能。太阳能是一种干净、清洁、无污染、取之不尽用之不竭的自然能源，将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础，世界各国都很重视。195年美国贝尔实验室研制成功第一个实用

27、的硅太阳电池，并于其后不久正式用于人造卫星。我国1958年开始太阳电池的研究，1971年成功地首次应用于我国发射的第二颗卫星，1973年开始地面应用。近几年来，光伏市场发展极其迅速，晶体硅太阳电池是光伏市场的主导产品，1997年占国际市场的份额在80%以上。但目前太阳电池用硅材料大多来自半导体硅材料的外品和单晶硅的头尾料，不能满足光伏工业发展的需要。同时硅材料正是构成晶体硅太阳电池组件成本中很难降低的部分，因此为了适应太阳电池高效率、低成本、大规模生产发展的需要，最有效的办法是不采用由硅原料、硅锭、硅片到太阳电池的工艺路线，而采用直接由原材料到太阳电池的工艺路线，即发展薄膜太阳电池的技术。20

28、世纪70年代开始，发展了许多制作薄膜太阳电池的新材料，CuinSe、CdTe薄膜和有机膜等；近20年来大量的研究人员在该领域中的工作取得了可喜的成绩。薄膜太阳电池以其低成本、高转换效率、适合规模生产等优点，引起生产厂家的兴趣，薄膜太阳电池的产量迅速增长。也正是为了进一步降低晶体硅太阳电池的成本，近几年来，各国光伏学者发展了晶体硅薄膜电池。多晶硅薄膜电池既具有晶体硅电池的高效、稳定、无毒和资源丰富的优势，又具有薄膜电池工艺简单、材料节省、成本大幅度降低的优点,因此多晶硅薄膜电池的研究开发已成为近几年的热点。电池工作原理多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，用相对薄的晶体硅层作

29、为太阳电池的激活层，不仅保持了晶体硅太阳电池的高性能和稳定性，而且材料的用量大幅度下降，明显地降低了电池成本。多晶硅薄膜太阳电池的工作原理与其它太阳电池一样，是基于太阳光与半导体材料的作用而形成光伏效应。光与半导体的相互作用可以产生光生载流子。当将所产生的电子-空穴对靠半导体内形成的势垒分开到两极时，两极间会产生电势，称为光生伏打效应，简称光伏效应。电池结构特点在半导体太阳能电池中，吸收太阳光能量所必要的半导体膜的厚度可以非常薄。对硅来说，在太阳光谱峰值附近5.0 x10-7m6.0 x10-7m处，吸收值为104/cm数量级。从原理上讲，几pm厚就可以吸收大部分的能量，但实际多晶硅薄膜的厚度

30、一般是50pm。正因为如此，人们研制了薄膜型太阳能电池，太阳能电池的薄膜化是以降低地面用太阳能电池制作成本和节省昂贵的半导体电池结构材料为目的的。为了从机械强度上支撑电池薄膜活性层，就需要衬底。当然，衬底材料也应该是便宜的。所以，在大部分的实例中，衬底都不是半导体材料。在衬底上形成的半导体薄膜是多晶体或非晶体，而不必是单晶体。衬底上的半导体薄膜，可以通过各种途径形成：物理的和化学的生长法以及把衬底在熔融半导体材料中浸渍等方法。薄膜电池的转换结构与单晶电池的结构一样，有p-n结型、肖特基型、MIS型及异质结型等。其不同点在于：衬底对半导体薄膜形成工艺的影响，晶界和膜厚的作用,以及薄膜特有的材料、

31、电学方面的性质，这些都是不容忽视的。正是由于这些因素的制约，硅薄膜电池的特性仍落后于单晶硅太阳电池的水平，尚处试验阶段，未达到实用化的程度。电池构成绝缘基板上的电池结构这是一种n+-p-p+-AI基板形式，因为基板是绝缘体，所以需要取出p+侧的电极，其Si层的特性是:p+层：20pm40pm厚，电阻率10-3欧姆厘米；p层：5pm20pm厚，杂质浓度为1016/cm3;n层:014pm4pm厚,杂质浓度为1019/cm3,p层n+层的生长都采用SiHCl3外延生长，真空蒸镀铝电极，并蒸镀一层减反射膜，做成4cm10cm的太阳电池。4.2石墨基板上的电池结构以石墨为基板的硅薄膜太阳电池的结构与1

32、结构形式相同。硅层的特性为p+层：10pm40pm厚,电阻率23x10-8欧姆厘米；p层:8pm10pm,电阻率:0.22欧姆厘米；n+层:0.2pm0.4pm厚,电阻率12x10-3欧姆厘米;石墨基板3cmx3cm。电池特性多晶硅太阳能电池对薄膜的基本要求利用多晶硅薄膜制备太阳能电池的基本要求为：多晶硅薄膜厚度为5ym150ym增加光子吸收；多晶硅薄膜的宽度至少是厚度的一倍；少数载流子扩散长度至少是厚度一倍；衬底必须具有机械支撑能力；良好的背电极；背表面进行钝化；良好的晶粒界。制备方法半导体液相外延生长法(LPE法)LPE法生长技术已广泛用于生长高质量和化合物半导体异质结构，如GaAs、Al

33、GaAs、Si、Ge和SiGe等。LPE也可以在平面和非平面衬底上生长，能获得结构完美的材料。近年来用LPE技术生长晶体硅薄膜来制备高效薄膜太阳电池引起了广泛的兴趣。LPE生长可以进行掺杂，形成n-型和p-型层,LPE生长设备为通用外延生长设备，生长温度为300C900C,生长速率为0.2ym/min2ym/min,厚度为0.5ym100ym。外延层的形貌决定于结晶条件，并可直接获得具有绒面结构的外延层。区熔再结晶法(ZMR法)在硅(或其它廉价衬底材料)上形成SiO2层，用LPCVD法(low-pressurechemicalvaporde-position)在其上沉积硅层(3卩m5ym,晶粒

34、尺寸为0.01卩m0.1ym)，将该层进行区熔再结晶(ZMR)形成多晶硅层。控制ZMR条件，可使再结晶膜中的腐蚀坑密度由1x107cm-2下降到1.2x106cm-2，同时(100)晶相面积迅速增加到90%以上。为了满足光伏电池对层厚的要求，在ZMR层上用CVD法生长厚度为50ym60ym的硅层作为激活层,用扫描加热使其晶粒增大至几毫米，从而形成绝缘层硅(sol)，激活层为p型,电阻率为1Qcm2Qcm。为获得高质量的激活层，在进行LPCVD前,对ZMR层表面进行HC1处理。为制备多晶硅薄膜太阳电池，在激活层表面进行腐蚀形成绒面结构，并进行n型杂质扩散形成p-n结，然后进行表面钝化处理和沉积减

35、反射层，并制备电极，进行背面腐蚀和氢化处理，制作背电极，即制成多晶硅薄膜太阳能电池。等离子喷涂法(PSM)采用DC-RF混合等离子系统，以纯度为9919999%、粒度为50卩m150ym的p型晶体硅作为原材料，用Ar气作为携带气体，由DC-RF等离子体进行喷涂。原料贮存盒和携带气体管道涂覆Si2C2N2O化合物，防止杂质污染。硅粉在高温等离子体中加热熔化，熔化的粒子沉积在衬底上，衬底由加热器加热、沉积前,用红外热偶测试衬底温度，使之保持在1200C。沉积室由不锈钢制成，用无油泵抽真空，其真空度为1.33x10-2Pa。等离子体由Ar和少量H构成，沉积时压强8x10-8Pa。沉积的多晶硅膜厚度为

36、200卩m1000ym。多晶硅晶粒尺寸为20卩m50m,沉积速度大于10ym/s。用等离子体喷涂沉积多晶硅薄膜太阳电池,全部采用低温度等离子CVD工艺。用碱或酸溶液腐蚀沉积的多晶硅层，在其上于200C用等离子CVD形成厚度为200 x10-8cm的微晶硅作为发射层，并制备ITO减反射层和银浆电极构成太阳电池。面积为1cm2,在AM1.5、100mW/cm2条件下，电池转换效率为n=4.3%。叠层法在较低的温度300C下，用叠层技术，在经预先氟化的玻璃衬底上沉积多晶薄膜，该方法类似于-Si:H薄膜。在低温度下用等离子增强化学气相沉积法沉积大面积多晶硅薄膜。一般p-型掺杂多晶硅薄膜用叠层技术沉积，

37、其厚度为0.28mm5.78mm。典型的沉积条件为:SiF4流量60sccm,氢流量为15sccm,沉积温度为300C,微波功率为200W,压强为53.3Pa。进行卜型掺杂沉积时，在氢气中混合10ppmPH3,流量为18sccm。每次沉积持续和原子氢处理时间为10s。由于沉积时，掺杂用的PH3和原SiF4加入氢等离子体区域，这样可以较好地控制膜中的P和Si的比例。在100K400K温度范围内，用霍尔效应和电导测量确定其载流子输运特性。实验表明，材料结构是膜厚的函数，霍尔迁移率随膜厚度增加而增加，样品的最高迁移率区是在薄膜表面附近。载流子电导由晶粒间界势垒决定。化学气相沉积法(CVD)用化学气相

38、沉积法(CVD),在铝陶瓷衬底上沉积3ym5ym的硅薄膜。为了获得高质量的硅薄膜，铝陶瓷衬底上预先沉积Si3N4/TiO2(650 x10-8cm)双层减反射膜。在硅薄膜沉积时，引入硼掺杂。用CW-Ar激光束熔化沉积的硅膜，在氮气氛中，400C500C下再结晶。制备薄膜太阳电池时，用常规方法进行p扩散和沉积ITO膜,用氢等离子来钝化晶体缺陷。电池也可以采用MgF2(1.0 x10-8cm)/TiO2(650 x10-8cm)双层减反射膜,MgF2层用电子束蒸发方法沉积,TiO2层用常压CVD沉积。该方法制备的太阳电池厚度为4.2ym,短路电流为25.2mA/cm2,开路电压为0.48V,FF为

39、0.53,n=6.52%。固相结晶法(SPC)开始材料a-Si用SiH或Si-H辉光放电沉积在平面或绒面衬底上,沉积时加PH3,形成p-掺杂层，其作用起增强晶核和形成大晶核的作用。p-掺杂层典型的厚度为170nm,在其上沉积不掺杂的a-Si层。通过改变沉积条件，如压力、RF功率等来改变不掺杂的a-Si层的结构。沉积后，在真空中600C下进行退火，使a-Si层进行固相结晶，形成多晶硅。用Raman光谱研究未掺杂a-Si结构和多晶硅膜关系，经Secco腐蚀显露出晶界，用扫描电镜测量晶粒尺寸和密度。用上述SPC法制备的多晶硅薄膜电池，其结构为衬底采用钨,SPC后n型多晶硅厚度为10ym,在n型多晶硅上沉积卜型a-Si和p型a-Si，其厚度为10ym,在p型a-Si上沉积70nm的ITO膜,并沉积金属电极。制作的多晶硅太阳电池，面积为lcm2，转换效率为6.3%，当波长为900nm时，电池的收集系数为51%，电池