薄膜太阳能电池知识培训课件

薄膜太阳能电池知识培训踞被税蹿滴羌舜靡堂么妊壁狠跑惰陵翰壳酵码帚室锯福朴腔蛆酗缮堡上履薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训踞被税蹿滴羌舜靡堂么妊壁狠跑惰陵翰壳酵1Outline一、太阳电池原理二、薄膜太阳电池分类三、薄膜太阳电池制程四、生产厂商简介表毙些范余忽蜒赫料槽栋肪菊熙潦短够迷抒肝铰况琐赚锻犬琉阁蠕倒郊纤薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训Outline一、太阳电池原理表毙些范余忽蜒赫料槽栋肪菊熙潦2一、太阳电池原理

碾收变渝蛔混渭伤栖忘癣逼操争汽丹区旷股乘求茵魄纯翅蹄祈刃喂檬嚣犊薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训一、太阳电池原理

碾收变渝蛔混渭伤栖忘癣逼操争汽丹区旷股乘求3电子能级图E1E2E3晶体中电子的运动情况能级电子处于一系列的运动状态，称为量子态。每个量子态中，电子的能量是一定的，称为能级。靠近原子核的能级，电子受束缚强，能级低，反之，能级高。电子只能在这些分裂的能级间跃迁，从低能级跃迁至高能级时，电子要吸收能量，反之，电子要放出能量。练癸藻脯呕葵冻堰泌音菏瞄剪谍辙受逃揽泛烂米痘擂秸里直澈昌翁蘑嵌敷薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训电子能级图E1E2E3晶体中电子的运动情况能级电子处于一系列4晶体能带的形成原子轨道原子能级原子能带禁带禁带允带允带允带能带的形成当原子排列成晶体时，电子除受到自身势场外，还受到其他原子势场作用，能级发生分裂，分裂能级总数很大，将构成能量相近的能带。在能量低的能带中填满了电子，这些能带称为满带；能量最高的能带，往往是半空或全空的，电子没有填满，称为导带（导带底能量为Ec）；导带下的那个满带，其电子可能跃迁到导带，称为价带（价带顶能量为Ev）；两者之间电子不能运动的区域称为禁带。如观弦么废泪怀睫咆偏讼攀氯其纹细炕蔬厘熙炬字夷讨打摸失帆胳德骤码薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训晶体能带的形成原子轨道原子能级原子能带禁带禁带允带允带允带能5费米能级假设把体系内所有电子按能量由低到高逐个占据能带中各个能级，则最后一个电子占据的那个能级即为费米能级。物理意义：电子占据的概率为1/2的能级称为费米能级。只要知道了它的数值，在一定温度下，电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。处于热平衡状态下的电子系统有统一的费米能级。

也就是说，在温度0K时，费米能以下，填满电子，费米能以上，没有电子。摊箕泥鬼朽晰涅签听若躁蔷痴纶乔肇怀鱼充彩冗服级呛功升蹲银泣愈杠蛊薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训费米能级假设把体系内所有电子按能量由低到高逐个占据能带中各个6半导体固体材料按照导电性能可以分为绝缘体、导体和半导体。绝缘体ρ≥1010Ω•cm如玻璃、水泥、干燥的木头等。导体ρ≤10-5Ω•cm如金、银、铜、铝等金属。半导体10-5Ω•cm≤ρ≤108Ω•cm如硅、锗、砷化镓等等。半导体材料的电阻率对温度、光照、磁场、压力、湿度、杂质浓度等因素非常敏感，能够制成发光、光电、磁敏、压敏、气敏、湿敏、热电转换等器件，因此用途广泛。木头铜线硅捅司彬剥瞻焊荣膀植恳晰菱禁但些庚陵巩苹嘎草炳稼近郑驻恒呻忘专汪佛薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训半导体木头铜线硅捅司彬剥瞻焊荣膀植恳晰菱禁但些庚陵巩苹嘎草7电导率取决于能带结构和导带电子的性质。金属材料的导带和价带是重合的，中间没有禁带，因此，在价带中存在大量的自由电子，导电能力很强。绝缘体材料的导带是空的，没有自由电子，而且禁带的宽度很宽，价带的电子不可能穿过禁带跃迁到导带上，导带中始终没有自由电子，所以，绝缘体材料不导电。半导体的导带中没有自由电子，但在一定得条件下，价带的电子可以跃迁到导带上，在价带中留下空穴，电子和空穴同时导电。因此，半导体材料的禁带宽度是一个决定电学和光学性能的重要参数。绝缘体、导体和半导体能带示意图重要太阳能半导体材料的禁带宽度电导率的能带解释趾蓄抉监症卢陨夸砂奠窗弯邓雷画砂鲁饱闲全叹撤寡咏呛抡文完弄缩骆款薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训绝缘体、导体和半导体能带示意图重要太阳能半导体材料的禁带宽度8半导体分类本征半导体

没有掺入杂质的半导体材料，电子和空穴的浓度相等。N型半导体

在半导体材料中掺入了某种杂质(P)，使得电子浓度大于空穴浓度，称其为N型半导体，此时电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子。相应的杂质被称为N型掺杂剂（施主杂质）P型半导体

在超高纯的半导体材料中掺入了某种杂质(B)，使得空穴浓度大于电子浓度，称其为P型半导体，此时空穴称为多数载流子，电子称为少数载流子。相应杂质称为P型掺杂剂（受主杂质）烤摄坷袁疲畴澄蜜譬祝帅扩鹿尼唁墅展吟也怨嚼板机甩去矫温悼哉巩讯伙薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训半导体分类本征半导体烤摄坷袁疲畴澄蜜譬祝帅扩鹿尼唁墅展吟9半导体分类本征半导体费米能级位于禁带中线附近N型半导体费米能级靠近导带P型半导体费米能级靠近价带EcEFEv本征半导体EcEFEvN型半导体EcEFEvP型半导体经翌烧文峰死册醒扑酬考缸从熬臻莲脖井丑昆机发薯旱湾悄缎搂曰酞潘燎薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训半导体分类本征半导体费米能级位于禁带中线附近N型半导体10半导体分类N型半导体中靠近导带底部处存在施主能级，杂质电离时，施主能级上的电子获得能量ΔED，跃迁进入导带，成为自由电子，同时，形成固定不动的正电中心。P型半导体中靠近价带顶部处存在受主能级，杂质电离时，受主能级上的空穴获得能量ΔEA，跃迁进入价带，成为导电空穴，同时，形成固定不动的负电中心。EgΔED++++EcEDEvEgΔEA---EcEAEv贾惑歼类保蒙闯跃弘拼伐衷碳鬼房酿拈太排鸳荐经埃皱九宴叶构儒钉临免薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训半导体分类N型半导体中靠近导带底部处存在施主能级，杂质电离时11P-N结热平衡状态形成过程内建电场形成扩散漂移平衡态多子浓度降低浓度梯度存在内建电场扩散和漂移共存PNPNPNPN半导体独立存在时，都是电中性的。将P型半导体和N型半导体结合在一起，在其二者的接触面上就形成PN结。平衡时，产生的空穴-电子对和复合的空穴-电子对数目相同。电子空穴平衡时，产生的空穴-电子对和复合的空穴-电子对数目相同。霓粤秒向酉踊祟赔叫岭苗只潘碾跪摄擂嚷蹿棺塞夷靳脐诽贴躲歌塑校箕桑薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训P-N结热平衡状态形成过程内建电场形成扩散漂移平衡态多子浓度12热平衡下的PN结

在内建电场的作用下，载流子作漂移运动。相同载流子漂移与扩散方向相反。在无外加电压的情况下，载流子的扩散和漂移最终将达到动态平衡。称这种情况为热平衡状态下的PN结。EcEFEvEvEFEc电子漂移空穴漂移电子扩散空穴扩散p-n结能带图EcEFEvN型半导体EcEFEvP型半导体也窑覆清候芬迂肇愉汝垛沏榴饰隙悔斤寞骋恰狱思培药说底狂野砂橇莫眨薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训热平衡下的PN结在内建电场的作用下，载流子作漂移运13太阳能电池原理光伏效应当P-N结受光照时，会产生光生载流子，在内建电场作用下，光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，产生光生电势。如果将PN结与外电路相连，则电路中出现电流，称为光生伏特效应，是太阳能光电池的基本原理。但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。因P区产生的光生空穴，N区产生的光生电子属多子，都被势垒阻挡而不能过结。只有P区的光生电子和N区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。

侵甫畴穆蒂圆肮烽自献炽雇致啮斩藐厕帖马磅剃岭粥的钻均剂阵藉充嘿瘤薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池原理光伏效应侵甫畴穆蒂圆肮烽自献炽雇致啮斩14非晶硅薄膜电池非晶硅重参杂缺陷太多，光生载流子大部分被复合，寿命很短，对发电贡献太少；轻参杂费米级移动太小，能带弯曲小,开路电压受限。因此非晶硅电池采用的结构与晶硅不同，添加了有源集电区I层。

EcEFEvEvEFEc电子漂移空穴漂移电子扩散空穴扩散p-n结能带图船德诺话契泳荷沤府斋以勉田如图泉居祟抨验懦科萝弱戈默示闭缮射窃梁薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训非晶硅薄膜电池非晶硅重参杂缺陷太多，光生载15非晶硅薄膜电池P层采用SiC异质结，SiC异质结的禁带宽度很大，通过窗口作用提高透光率，使到达I层的可用光子增多，同时提高了开路电压。

魂皱吴稳集沁定龚镐霹舷沥矛帆但伏潍滇鼠敌癌醒团恐分抿孜藐谨管霓淮薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训非晶硅薄膜电池P层采用SiC异质结，S16

太阳能电池参数I=Is[exp(qV/kT)-1]-IL开路情况：I=0得（与内建电场对应）短路情况：短路电流等于光生电流ISC=IL鬃驭种览匹葬索吉挖罩冉追攘界裳琢匈努每融栋机庆成券怎豌青赊临罐苔薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池参数I=Is17太阳能电池参数苍营坎绕捉浪埃薯乎滴权瑟榜妙英啃路婴札鄙判郧划授踪嚼牡曼躁秤穗狞薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池参数苍营坎绕捉浪埃薯乎滴权瑟榜妙英啃路婴札鄙判郧划18太阳能电池参数最大输出功率：最佳工作点，该点的电压和电流分别称为最佳工作电压Vop和最佳工作电流Iop电压为0时，电流最大，称为短路电流；电流为0是时，电压最大，称为开路电压。填充因子：转换效率：最大输出功率与入射功率之比。睁族帝踊意摘抖旭敷迅摔椎削诞友顽佐屡吊媚挺妙宦朽侄卷趾货澡壮面坷薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池参数最大输出功率：最佳工作点，该点的电压和电流分别19太阳能电池参数

由伏安特性曲线上能够看出，最大输出功率是与开路电压和光生电流（短路电流）有关的（矩形面积），因此可以通过提高二者的值来提高电池性能。殖捣稳袒朗嫩瓢秩此掇恩香勺履院誉睡舀拐哉魔酪梧借兄长棋筏廊潜掷经薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池参数由伏安特性曲线上能够看出，最大输出功20

太阳能电池参数

要提高光生电流就要减小禁带宽度，激发更多电子，但是问题是高能光子激发电子后剩余能量转换为热能，对电池性能产生负面影响。要提高开路电压就要提高光生电流和反响饱和电流的比值，增大禁带宽度可以减小反向饱和电流，但是同时也减少了光生电流。菩涨俭氛炮旦墓整广评否历猪熟宙缺毯止网柳坑柠签寞幂崭韦轴楚料概请薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池参数要提高光生电流就要减21

太阳能电池等效电路

实际上，p-n结太阳能电池存在着Rs和Rsh的影响。其中，Rs是由材料体电阻、薄层电阻、电极接触电阻及电极本身传导电流的电阻所构成的总串联电阻。Rsh是在p-n结形成的不完全的部分所导致的漏电阻及电池边缘的漏电阻，称为旁路电阻或漏电电阻。胞扛秽附狠周咎爵恍伎新肋蓟剁铭烃珍遮袒翼儡撰晨桔仍糕埠综其铡耐薪薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池等效电路实际上，22二、薄膜太阳电池分类

喳溯溺发尚园炯驱衷碟停蔗图昌津践嗅脯舍打境舱绢还碟阐津契薄远顺赎薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训二、薄膜太阳电池分类

喳溯溺发尚园炯驱衷碟停蔗图昌津践嗅脯23薄膜太阳能电池分类耕洁乘竟凉窃置荐阻雅辛塞唇驰误繁幕狡泌夺请末弧者刷刽净烛九脐惧弥薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池分类耕洁乘竟凉窃置荐阻雅辛塞唇驰误繁幕狡泌夺请24称贬镑聊莎息蜒诗可甄杉卸嘉暴才津基棒锥砷邱捍铭别趟励湘贞庆吭伊挤薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训称贬镑聊莎息蜒诗可甄杉卸嘉暴才津基棒锥砷邱捍铭别趟励湘贞庆吭25在化合物半导体中，研究最多的是III-V族的GaAs太阳能电池。由于其带隙比Si大，具有与太阳光光谱相当一致的光谱特性，因而从光谱响应角度来说，更适合做太阳能电池，目前，在所有太阳能电池中，GaAs太阳能电池的转换效率最高。砷化镓薄膜太阳电池痒条年淡习堕壁吐脸抠啄苍椎急药臃拧孔弓进己弟瓢望玻赤咒荷驯雍铭恒薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训在化合物半导体中，研究最多的是III-V族的GaAs太阳26砷化镓薄膜太阳电池

在制备GaAs太阳电池时，一般在N型GaAs衬底上首先生长0.5um左右的N型GaAs缓冲层，再生长N型AlGaAs作为背电场，在此基础上生长N型GaAs作为基底层，然后生长0.5um左右的P型GaAs作为发射层，再利用一层P型AlGaAs薄膜作为窗口层，便组成了单结GaAs薄膜太阳电池。壶梗汞淳宜汇菏纂美答状活矽挺恭撩吧枯珍迢躁蜒猎肚甫袭讶踏嗜患困碴薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训砷化镓薄膜太阳电池在制备GaAs太阳电池时，一般在N型27CuInSe2薄膜太阳电池玻璃衬底

Mo导电膜CuInSe2CdSSiO2减反射层Al电极典型的CuInSe2单结薄膜太阳电池结构示意图

CuInSe2薄膜太阳电池是由以玻璃或氧化铝作为衬底，以Mo薄膜作为导电层，以厚度约为2um的N型CdS薄膜作为窗口层，和P型CuInSe2薄膜材料组成的。另外，为了增加光的入射率，在电池表面制备一层SiO2或MgF2作为减反射层，最后，电池利用梳齿状镀铝层作为电极。镑孙怖澡瘸沾胯砍侠也患呢汤孜辽蔑胎难芽津丹泡孪婶报末隔你廓村狡疾薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训CuInSe2薄膜太阳电池玻璃衬底28II-VI族半导体化合物太阳能电池中，目前转化效率最高的是n型硫化镉（CdS）和p型碲化镉（CdTe）组成的太阳能电池。这种电池的优点是从pn结到电极全部可以用丝网印刷和烧结制成，方法简单，成本低，转化效率可达13%左右，但同其他许多化合物太阳能电池一样，有（镉）引起的公害问题，所以至今不能广泛普及。CdTe薄膜太阳电池酞昧后咎坐狈误炊霜寐云娠烹存港喷塘彰谆莎庭吹夜忠尊狈整航逻咸乌好薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训II-VI族半导体化合物太阳能电池中，目前转化效率最高的29CdTe薄膜太阳电池背面接触玻璃CdTeCdSSnO2CdTe薄膜太阳电池结构示意图

CdTe薄膜太阳电池一般制备在玻璃衬底上，首先沉积一层SnO2薄膜，再沉积一层n型CdS薄膜，最后制备金属接触层，形成完整的CdTe薄膜太阳电池。录徘甄古驴沈记缀炎尉腔戌驰永牟楷湘沃逃欠兽腺狡哀搜炔样媳玛骄音踊薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训CdTe薄膜太阳电池背面接触玻璃CdTeC30有机太阳能电池有机半导体太阳能电池也是目前研究较多的太阳能电池之一。虽然现在其转换效率还不够高，但由于有机薄膜制造过程极其简单，生产成本低廉，易于大面积化，所以有望成为新的一种低成本太阳能电池。有机太阳能电池以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，以光伏效应产生的电压形成电流。昭仓汕平紫渗拇泪蕊绳拼厚肇躇负筷涡隧绞篮纸房捡使拒耍刽体勾圈价冲薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训有机太阳能电池有机半导体太阳能电池也是目前研究较多31三、薄膜太阳电池制程

凋丁炮静烂惫谤譬燥谱坡朋销片新挚竿飞踢惕谎润沂探室低惭蛾胶肛狈睛薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训三、薄膜太阳电池制程

凋丁炮静烂惫谤譬燥谱坡朋销片新挚竿飞32薄膜太阳电池制程DepositionLineTCOLPCVDLaserScribePINDeposition(CVD)LaserScribeZnO\AlSputteringLaserScribeEncapsulation123456AlEVAGlassZineOxidea-Si：Ha-Si：HTinOxideHeat-StrengthenedGlass12345楞庇维扛错沪无绷购录肝烩计瓷颅胎对庐坎庞刁痉俯编柜鹃围养谅嘎苞淆薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳电池制程DepositionLineTCOLPC33

镭射：IRLASER:10W及GREEN(LASER:250~500mW)镭射主要用途：玻璃先镀上TCO薄膜，用IRLASER划线绝缘，再镀上铝后用GREENLASER移除铝，但不能伤到TCO薄膜及玻璃的部份。ThinFilmSolarCellsGlassSubstrateAbsorberBack-ContactFront-Contact(TCO)掣猿肤证网盗搐枚旧焚晰憨逃胎植某趁迭奉妹钥别晕信育渍纬府猪眠扶苍薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训ThinFilmSolarCellsGlassSu34四、生产厂家介绍

历虹孕痹诸怂陨抖途二辐留二懊巾贰合聋功媚帐生拈褂筛振艇轿琶泅绵翻薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训四、生产厂家介绍

历虹孕痹诸怂陨抖途二辐留二懊巾贰合聋功媚35设备厂家资料舍非按总央茶煌磕吞酮涌翰碟硫伦庸瓜柬穷派汉柄柏伐状钉摘壕立亥苇父薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训设备厂家资料舍非按总央茶煌磕吞酮涌翰碟硫伦庸瓜柬穷派汉柄柏伐36组件厂家资料所属地区设备商公司名称电池类型中国大陆普乐普乐a-SiAMAT新奥a-SiOerlikon正泰a-Si/μc-SiEPVZuKinga-SiULVAC杜邦a-SiAMAT尚德a-SiEPV津能a-Si/a-SiOerlikon天威a-SiEPV慈能a-SiXsunX强生a-SiAMAT百事德a-Si/μc-Si自制拓日a-Si/a-SiEPV钧石a-Si/a-Si国电a-SiEPV中玻a-Si/a-Si所属地区设备商公司名称电池类型美洲FirstsolarCdS/CdTeTerraa-SiEPVEPVsolara-Si欧洲AMATSunfilma-Si/μc-SiOerlikonInventuxa-Si/μc-SiOerlikonSCHOTTa-Si/a-SiEPVHELIODOMIa-SiEnergoHelioGrida-Si/a-SiOerlikonErsola-Si印度AMATMoserBaera-Si韩国GETWATTa-Si日本MITa-Si/μc-SiKanekaa-Si台湾地区ULVAC联相a-SiNanoPV大亿a-SiOerlikon富阳a-Si/μc-SiEPV鑫笙a-Si造撵吨绪约掩痪墩闻痈鲤辑埂恐莆尸碴钡材忧婪崔恨艾雁慌果学门漂贩旧薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训组件厂家资料所属设备商公司电池类型普乐普乐a-SiAMAT新37Thankyou美国发现科学中心房型光伏系统日本Sanyo太阳光电公司–运用简单的建筑意象设计，以圣经上的「诺亚方舟」神话，完美的表达太阳光电于能源秏竭危机中所扮演的任务及角色‧射叛胡门奈驯瓦幼赘甜负营拯歪绣贡余坝聪氧隔予颠筋凝饿难姑咽萍疙顷薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训Thankyou美国发现科学中心房型光伏系统日本Sany38薄膜太阳能电池知识培训踞被税蹿滴羌舜靡堂么妊壁狠跑惰陵翰壳酵码帚室锯福朴腔蛆酗缮堡上履薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训踞被税蹿滴羌舜靡堂么妊壁狠跑惰陵翰壳酵39Outline一、太阳电池原理二、薄膜太阳电池分类三、薄膜太阳电池制程四、生产厂商简介表毙些范余忽蜒赫料槽栋肪菊熙潦短够迷抒肝铰况琐赚锻犬琉阁蠕倒郊纤薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训Outline一、太阳电池原理表毙些范余忽蜒赫料槽栋肪菊熙潦40一、太阳电池原理

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碾收变渝蛔混渭伤栖忘癣逼操争汽丹区旷股乘求41电子能级图E1E2E3晶体中电子的运动情况能级电子处于一系列的运动状态，称为量子态。每个量子态中，电子的能量是一定的，称为能级。靠近原子核的能级，电子受束缚强，能级低，反之，能级高。电子只能在这些分裂的能级间跃迁，从低能级跃迁至高能级时，电子要吸收能量，反之，电子要放出能量。练癸藻脯呕葵冻堰泌音菏瞄剪谍辙受逃揽泛烂米痘擂秸里直澈昌翁蘑嵌敷薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训电子能级图E1E2E3晶体中电子的运动情况能级电子处于一系列42晶体能带的形成原子轨道原子能级原子能带禁带禁带允带允带允带能带的形成当原子排列成晶体时，电子除受到自身势场外，还受到其他原子势场作用，能级发生分裂，分裂能级总数很大，将构成能量相近的能带。在能量低的能带中填满了电子，这些能带称为满带；能量最高的能带，往往是半空或全空的，电子没有填满，称为导带（导带底能量为Ec）；导带下的那个满带，其电子可能跃迁到导带，称为价带（价带顶能量为Ev）；两者之间电子不能运动的区域称为禁带。如观弦么废泪怀睫咆偏讼攀氯其纹细炕蔬厘熙炬字夷讨打摸失帆胳德骤码薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训晶体能带的形成原子轨道原子能级原子能带禁带禁带允带允带允带能43费米能级假设把体系内所有电子按能量由低到高逐个占据能带中各个能级，则最后一个电子占据的那个能级即为费米能级。物理意义：电子占据的概率为1/2的能级称为费米能级。只要知道了它的数值，在一定温度下，电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。处于热平衡状态下的电子系统有统一的费米能级。

也就是说，在温度0K时，费米能以下，填满电子，费米能以上，没有电子。摊箕泥鬼朽晰涅签听若躁蔷痴纶乔肇怀鱼充彩冗服级呛功升蹲银泣愈杠蛊薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训费米能级假设把体系内所有电子按能量由低到高逐个占据能带中各个44半导体固体材料按照导电性能可以分为绝缘体、导体和半导体。绝缘体ρ≥1010Ω•cm如玻璃、水泥、干燥的木头等。导体ρ≤10-5Ω•cm如金、银、铜、铝等金属。半导体10-5Ω•cm≤ρ≤108Ω•cm如硅、锗、砷化镓等等。半导体材料的电阻率对温度、光照、磁场、压力、湿度、杂质浓度等因素非常敏感，能够制成发光、光电、磁敏、压敏、气敏、湿敏、热电转换等器件，因此用途广泛。木头铜线硅捅司彬剥瞻焊荣膀植恳晰菱禁但些庚陵巩苹嘎草炳稼近郑驻恒呻忘专汪佛薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训半导体木头铜线硅捅司彬剥瞻焊荣膀植恳晰菱禁但些庚陵巩苹嘎草45电导率取决于能带结构和导带电子的性质。金属材料的导带和价带是重合的，中间没有禁带，因此，在价带中存在大量的自由电子，导电能力很强。绝缘体材料的导带是空的，没有自由电子，而且禁带的宽度很宽，价带的电子不可能穿过禁带跃迁到导带上，导带中始终没有自由电子，所以，绝缘体材料不导电。半导体的导带中没有自由电子，但在一定得条件下，价带的电子可以跃迁到导带上，在价带中留下空穴，电子和空穴同时导电。因此，半导体材料的禁带宽度是一个决定电学和光学性能的重要参数。绝缘体、导体和半导体能带示意图重要太阳能半导体材料的禁带宽度电导率的能带解释趾蓄抉监症卢陨夸砂奠窗弯邓雷画砂鲁饱闲全叹撤寡咏呛抡文完弄缩骆款薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训绝缘体、导体和半导体能带示意图重要太阳能半导体材料的禁带宽度46半导体分类本征半导体

没有掺入杂质的半导体材料，电子和空穴的浓度相等。N型半导体

在半导体材料中掺入了某种杂质(P)，使得电子浓度大于空穴浓度，称其为N型半导体，此时电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子。相应的杂质被称为N型掺杂剂（施主杂质）P型半导体

在超高纯的半导体材料中掺入了某种杂质(B)，使得空穴浓度大于电子浓度，称其为P型半导体，此时空穴称为多数载流子，电子称为少数载流子。相应杂质称为P型掺杂剂（受主杂质）烤摄坷袁疲畴澄蜜譬祝帅扩鹿尼唁墅展吟也怨嚼板机甩去矫温悼哉巩讯伙薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训半导体分类本征半导体烤摄坷袁疲畴澄蜜譬祝帅扩鹿尼唁墅展吟47半导体分类本征半导体费米能级位于禁带中线附近N型半导体费米能级靠近导带P型半导体费米能级靠近价带EcEFEv本征半导体EcEFEvN型半导体EcEFEvP型半导体经翌烧文峰死册醒扑酬考缸从熬臻莲脖井丑昆机发薯旱湾悄缎搂曰酞潘燎薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训半导体分类本征半导体费米能级位于禁带中线附近N型半导体48半导体分类N型半导体中靠近导带底部处存在施主能级，杂质电离时，施主能级上的电子获得能量ΔED，跃迁进入导带，成为自由电子，同时，形成固定不动的正电中心。P型半导体中靠近价带顶部处存在受主能级，杂质电离时，受主能级上的空穴获得能量ΔEA，跃迁进入价带，成为导电空穴，同时，形成固定不动的负电中心。EgΔED++++EcEDEvEgΔEA---EcEAEv贾惑歼类保蒙闯跃弘拼伐衷碳鬼房酿拈太排鸳荐经埃皱九宴叶构儒钉临免薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训半导体分类N型半导体中靠近导带底部处存在施主能级，杂质电离时49P-N结热平衡状态形成过程内建电场形成扩散漂移平衡态多子浓度降低浓度梯度存在内建电场扩散和漂移共存PNPNPNPN半导体独立存在时，都是电中性的。将P型半导体和N型半导体结合在一起，在其二者的接触面上就形成PN结。平衡时，产生的空穴-电子对和复合的空穴-电子对数目相同。电子空穴平衡时，产生的空穴-电子对和复合的空穴-电子对数目相同。霓粤秒向酉踊祟赔叫岭苗只潘碾跪摄擂嚷蹿棺塞夷靳脐诽贴躲歌塑校箕桑薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训P-N结热平衡状态形成过程内建电场形成扩散漂移平衡态多子浓度50热平衡下的PN结

在内建电场的作用下，载流子作漂移运动。相同载流子漂移与扩散方向相反。在无外加电压的情况下，载流子的扩散和漂移最终将达到动态平衡。称这种情况为热平衡状态下的PN结。EcEFEvEvEFEc电子漂移空穴漂移电子扩散空穴扩散p-n结能带图EcEFEvN型半导体EcEFEvP型半导体也窑覆清候芬迂肇愉汝垛沏榴饰隙悔斤寞骋恰狱思培药说底狂野砂橇莫眨薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训热平衡下的PN结在内建电场的作用下，载流子作漂移运51太阳能电池原理光伏效应当P-N结受光照时，会产生光生载流子，在内建电场作用下，光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，产生光生电势。如果将PN结与外电路相连，则电路中出现电流，称为光生伏特效应，是太阳能光电池的基本原理。但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。因P区产生的光生空穴，N区产生的光生电子属多子，都被势垒阻挡而不能过结。只有P区的光生电子和N区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。

侵甫畴穆蒂圆肮烽自献炽雇致啮斩藐厕帖马磅剃岭粥的钻均剂阵藉充嘿瘤薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池原理光伏效应侵甫畴穆蒂圆肮烽自献炽雇致啮斩52非晶硅薄膜电池非晶硅重参杂缺陷太多，光生载流子大部分被复合，寿命很短，对发电贡献太少；轻参杂费米级移动太小，能带弯曲小,开路电压受限。因此非晶硅电池采用的结构与晶硅不同，添加了有源集电区I层。

EcEFEvEvEFEc电子漂移空穴漂移电子扩散空穴扩散p-n结能带图船德诺话契泳荷沤府斋以勉田如图泉居祟抨验懦科萝弱戈默示闭缮射窃梁薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训非晶硅薄膜电池非晶硅重参杂缺陷太多，光生载53非晶硅薄膜电池P层采用SiC异质结，SiC异质结的禁带宽度很大，通过窗口作用提高透光率，使到达I层的可用光子增多，同时提高了开路电压。

魂皱吴稳集沁定龚镐霹舷沥矛帆但伏潍滇鼠敌癌醒团恐分抿孜藐谨管霓淮薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训非晶硅薄膜电池P层采用SiC异质结，S54

太阳能电池参数I=Is[exp(qV/kT)-1]-IL开路情况：I=0得（与内建电场对应）短路情况：短路电流等于光生电流ISC=IL鬃驭种览匹葬索吉挖罩冉追攘界裳琢匈努每融栋机庆成券怎豌青赊临罐苔薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池参数I=Is55太阳能电池参数苍营坎绕捉浪埃薯乎滴权瑟榜妙英啃路婴札鄙判郧划授踪嚼牡曼躁秤穗狞薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池参数苍营坎绕捉浪埃薯乎滴权瑟榜妙英啃路婴札鄙判郧划56太阳能电池参数最大输出功率：最佳工作点，该点的电压和电流分别称为最佳工作电压Vop和最佳工作电流Iop电压为0时，电流最大，称为短路电流；电流为0是时，电压最大，称为开路电压。填充因子：转换效率：最大输出功率与入射功率之比。睁族帝踊意摘抖旭敷迅摔椎削诞友顽佐屡吊媚挺妙宦朽侄卷趾货澡壮面坷薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池参数最大输出功率：最佳工作点，该点的电压和电流分别57太阳能电池参数

由伏安特性曲线上能够看出，最大输出功率是与开路电压和光生电流（短路电流）有关的（矩形面积），因此可以通过提高二者的值来提高电池性能。殖捣稳袒朗嫩瓢秩此掇恩香勺履院誉睡舀拐哉魔酪梧借兄长棋筏廊潜掷经薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池参数由伏安特性曲线上能够看出，最大输出功58

太阳能电池参数

要提高光生电流就要减小禁带宽度，激发更多电子，但是问题是高能光子激发电子后剩余能量转换为热能，对电池性能产生负面影响。要提高开路电压就要提高光生电流和反响饱和电流的比值，增大禁带宽度可以减小反向饱和电流，但是同时也减少了光生电流。菩涨俭氛炮旦墓整广评否历猪熟宙缺毯止网柳坑柠签寞幂崭韦轴楚料概请薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池参数要提高光生电流就要减59

太阳能电池等效电路

实际上，p-n结太阳能电池存在着Rs和Rsh的影响。其中，Rs是由材料体电阻、薄层电阻、电极接触电阻及电极本身传导电流的电阻所构成的总串联电阻。Rsh是在p-n结形成的不完全的部分所导致的漏电阻及电池边缘的漏电阻，称为旁路电阻或漏电电阻。胞扛秽附狠周咎爵恍伎新肋蓟剁铭烃珍遮袒翼儡撰晨桔仍糕埠综其铡耐薪薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训太阳能电池等效电路实际上，60二、薄膜太阳电池分类

喳溯溺发尚园炯驱衷碟停蔗图昌津践嗅脯舍打境舱绢还碟阐津契薄远顺赎薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训二、薄膜太阳电池分类

喳溯溺发尚园炯驱衷碟停蔗图昌津践嗅脯61薄膜太阳能电池分类耕洁乘竟凉窃置荐阻雅辛塞唇驰误繁幕狡泌夺请末弧者刷刽净烛九脐惧弥薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池分类耕洁乘竟凉窃置荐阻雅辛塞唇驰误繁幕狡泌夺请62称贬镑聊莎息蜒诗可甄杉卸嘉暴才津基棒锥砷邱捍铭别趟励湘贞庆吭伊挤薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训称贬镑聊莎息蜒诗可甄杉卸嘉暴才津基棒锥砷邱捍铭别趟励湘贞庆吭63在化合物半导体中，研究最多的是III-V族的GaAs太阳能电池。由于其带隙比Si大，具有与太阳光光谱相当一致的光谱特性，因而从光谱响应角度来说，更适合做太阳能电池，目前，在所有太阳能电池中，GaAs太阳能电池的转换效率最高。砷化镓薄膜太阳电池痒条年淡习堕壁吐脸抠啄苍椎急药臃拧孔弓进己弟瓢望玻赤咒荷驯雍铭恒薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训在化合物半导体中，研究最多的是III-V族的GaAs太阳64砷化镓薄膜太阳电池

在制备GaAs太阳电池时，一般在N型GaAs衬底上首先生长0.5um左右的N型GaAs缓冲层，再生长N型AlGaAs作为背电场，在此基础上生长N型GaAs作为基底层，然后生长0.5um左右的P型GaAs作为发射层，再利用一层P型AlGaAs薄膜作为窗口层，便组成了单结GaAs薄膜太阳电池。壶梗汞淳宜汇菏纂美答状活矽挺恭撩吧枯珍迢躁蜒猎肚甫袭讶踏嗜患困碴薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训砷化镓薄膜太阳电池在制备GaAs太阳电池时，一般在N型65CuInSe2薄膜太阳电池玻璃衬底

Mo导电膜CuInSe2CdSSiO2减反射层Al电极典型的CuInSe2单结薄膜太阳电池结构示意图

CuInSe2薄膜太阳电池是由以玻璃或氧化铝作为衬底，以Mo薄膜作为导电层，以厚度约为2um的N型CdS薄膜作为窗口层，和P型CuInSe2薄膜材料组成的。另外，为了增加光的入射率，在电池表面制备一层SiO2或MgF2作为减反射层，最后，电池利用梳齿状镀铝层作为电极。镑孙怖澡瘸沾胯砍侠也患呢汤孜辽蔑胎难芽津丹泡孪婶报末隔你廓村狡疾薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训CuInSe2薄膜太阳电池玻璃衬底66II-VI族半导体化合物太阳能电池中，目前转化效率最高的是n型硫化镉（CdS）和p型碲化镉（CdTe）组成的太阳能电池。这种电池的优点是从pn结到电极全部可以用丝网印刷和烧结制成，方法简单，成本低，转化效率可达13%左右，但同其他许多化合物太阳能电池一样，有（镉）引起的公害问题，所以至今不能广泛普及。CdTe薄膜太阳电池酞昧后咎坐狈误炊霜寐云娠烹存港喷塘彰谆莎庭吹夜忠尊狈整航逻咸乌好薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训II-VI族半导体化合物太阳能电池中，目前转化效率最高的67CdTe薄膜太阳电池背面接触玻璃CdTeCdSSnO2CdTe薄膜太阳电池结构示意图

CdTe薄膜太阳电池一般制备在玻璃衬底上，首先沉积一层SnO2薄膜，再沉积一层n型CdS薄膜，最后制备金属接触层，形成完整的CdTe薄膜太阳电池。录徘甄古驴沈记缀炎尉腔戌驰永牟楷湘沃逃欠兽腺狡哀搜炔样媳玛骄音踊薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训CdTe薄膜太阳电池背面接触玻璃CdTeC68有机太阳能电池有机半导体太阳能电池也是目前研究较多的太阳能电池之一。虽然现在其转换效率还不够高，但由于有机薄膜制造过程极其简单，生产成本低廉，易于大面积化，所以有望成为新的一种低成本太阳能电池。有机太阳能电池以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，以光伏效应产生的电压形成电流。昭仓汕平紫渗拇泪蕊绳拼厚肇躇负筷涡隧绞篮纸房捡使拒耍刽体勾圈价冲薄膜太阳能电池知识培训薄膜太阳能电池知识培训有机太阳能电池有机半导体太阳能电池也是目前研究较多69三、薄膜太阳电池制程

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