硅基薄膜太阳能电池基础知识

非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺

内容提纲

一、非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介

二、非晶硅太阳能电池制造工艺

三、非晶硅电池封装工艺

一、非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介

1、电池结构

分为：单结、双结、三结

2、制造技术

三种类型：

①单室，多片玻璃衬底制造技术

该技术主要以美国Chronar、APS、EPV公司为代表

②多室，双片（或多片）玻璃衬底制造技

该技术主要以日本KANEKA公司为代表

③卷绕柔性衬底制造技术（衬底：不锈钢、聚酰亚胺)

该技术主要以美国Uni-Solar公司为代表

所谓“单室，多片玻璃衬底制造技术”就是指在一个真空室内，完成P、I、N三层非晶硅的沉积方法。作为工业生产的设备，重点考虑生产效率问题，因此，工业生产用的“单室，多片玻

璃衬底制造技术”的非晶硅沉积，其配置可以由X个真空室组成（X为≥1的正整数），每个真空室可以放Y个沉积夹具（Y为≥1的正整数），例如：

?1986年哈尔滨哈克公司、1988年深圳宇康公司从美国Chronar公司引进的内联式非晶硅太阳能电池生产线中非晶硅沉积用6个真空室，每个真空室装1个分立夹具，每1个分立夹具装4片基片，即生产线一批次沉积6×1×4＝24片基片，每片基片面积305mm×915mm。

?1990年美国APS公司生产线非晶硅沉积用1个真空室，该沉积室可装1个集成夹具，该集成夹具可装48片基片，即生产线一批次沉积1×48＝48片基片，每片基片面积

760mm×1520mm。

?本世纪初我国天津津能公司、泰国曼谷太阳公司（BangKok Solar Corp）、泰国光伏公司（Thai Photovoltaic Ltd）、分别引进美国EPV技术生产线，非晶硅沉积也是1个真空室，真空室可装1个集成夹具，集成夹具可装48片基片，即生产线一批次沉积1×48＝48片基片，每片基片面积635mm×1250mm。

?国内有许多国产化设备的生产厂家，每条生产线非晶硅沉积有只用1个真空室，真空室可装2个沉积夹具，或3个沉积夹具，或4个沉积夹具；也有每条生产线非晶硅沉积有2个真空室或3个真空室，而每个真空室可装2个沉积夹具，或3个沉积夹具。总之目前国内主要非晶硅电池生产线不管是进口还是国产均主要是用单室，多片玻璃衬底制造技术，下面就该技术的生产制造工艺作简单介绍。

二、非晶硅太阳能电池制造工艺

1、内部结构及生产制造工艺流程

下图是以美国Chronar公司技术为代表的内联式单结非晶硅电池内部结构示意图：

图1、内联式单结非晶硅电池内部结构示意图

生产制造工艺流程：

SnO2导电玻璃-SnO2膜切割-清洗-预热-a-Si沉积（PIN）-冷却-a-Si切割-掩膜镀铝-测试1-老化-测试2-UV保护层-封装-成品测试-分类包装

下图是以美国EPV公司技术为代表的内联式双结非晶硅电池内部结构示意图：

图2、内联式双结非晶硅电池内部结构示意图

它的生产制造工艺流程为：

SnO2导电玻璃-SnO2膜切割-清洗-预热-a-Si沉积（PIN/PIN）-冷却-a-Si切割-溅射镀铝-Al切割-测试1-老化-测试2-封装-成品测试-分类包装

2、内联式非晶硅电池生产工艺过程介绍：

⑴SnO2透明导电玻璃（或AZO透明导电玻璃）

规格尺寸：305 mm×915 mm×3 mm、635 mm×1245 mm×3 等

?要求：方块电阻：6～8Ω/□、8～10Ω/□、10～12Ω/□、12～14Ω/□、14～16Ω/□等透过率：≥80％膜牢固、平整，玻璃4个角、8个棱磨光（目的是减少玻璃应力以及防止操作人员受伤）

⑵红激光刻划SnO2膜

根据生产线预定的线距，用红激光（波长1064nm）将SnO2导电膜刻划成相互独立的部分，目的是将整板分为若干块，作为若干个单体电池的电极。

?激光刻划时SnO2导电膜朝上（也可朝下）

?线距：单结电池一般是10mm或5mm，双结电池一般20mm

?刻线要求：

绝缘电阻≥2MΩ

线宽（光斑直经）＜100um

线速＞500mm/S

⑶清洗

将刻划好的SnO2导电玻璃进行自动清洗，确保SnO2导电膜的洁净。

⑷装基片

将清洗洁净的SnO2透明导电玻璃装入“沉积夹具”

基片数量：对于美国Chronar公司技术，每个沉积夹具装4片305 mm×915 mm×3 mm的基片，每批次（炉）产出6×4＝24片

对于美国EPV技术，每个沉积夹具装48片635 mm×1245 mm×3 mm的基片，即每批次（炉）产出1×48＝48片

⑸基片预热

将SnO2导电玻璃装入夹具后推入烘炉进行预热。

⑹a-Si沉积

基本预热后将其转移入PECVD沉积炉，进行PIN（或PIN/PIN）沉积。

?根据生产工艺要求控制：沉积炉真空度，沉积温度，各种工作气体流量，沉积压力，沉积时间，射频电源放电功率等工艺参数，确保非晶硅薄膜沉积质量。

沉积P、I、N层的工作气体P层：硅烷（SiH4）、硼烷（B2H6）、甲烷（CH4）、高纯氩（Ar）、高纯氢（H2）I层：硅烷（SiH4）、高纯氢（H2）N层：硅烷（SiH4）、磷烷（PH3）、高纯氩（Ar）、高纯氢（H2）

?各种工作气体配比有两种方法：第一种：P型混合气体，N型混合气体由国内专业特种气体厂家配制提供。第二种：PECVD系统在线根据工艺要求调节各种气体流量配制。

⑺冷却

a- Si完成沉积后，将基片装载夹具取出，放入冷却室慢速降温。

⑻绿激光刻划a-Si膜

根据生产预定的线宽以及与SnO2切割线的线间距，用绿激光（波长532nm）将a-Si膜刻划穿，目的是让背电极（金属铝）通过与前电极（SnO2导电膜）相联接，实现整板由若干个单体电池内部串联而成。

激光刻划时a-Si膜朝下刻划要求：

线宽（光斑直经）＜100um与SnO2刻划线的线距＜100um

直线度线速＞500mm/S

⑼镀铝

镀铝的目的是形成电池的背电极，它既是各单体电池的负极，又是各子电池串联的导电通道，它还能反射透过a-Si膜层的部分光线，以增加太阳能电池对光的吸收。

?镀铝有2种方法：一是蒸发镀铝：工艺简单，设备投入小，运行成本低，但膜层均匀性差，牢固度不好，掩膜效果难保证，操作多耗人工，仅适用小面积镀铝。二是磁控溅射镀铝：膜层均匀性好，牢固，质量保证，适应小面积镀铝，更适应大面积镀铝，但设备投资大，运行成本稍高。

?每节电池铝膜分隔有2种方法：一是掩膜法：仅适用于小面积蒸发镀铝二是绿激光刻划法：既适用于磁控溅射镀铝，也适用于蒸发镀铝。

⑽绿激光刻铝

（掩膜蒸发镀铝，没有该工序）对于蒸发镀铝，以及磁控镀铝要根据预定的线宽以及与a-Si 切割线的线间距，用绿激光（波长532nm）将铝膜刻划成相互独立的部分，目的是将整个铝膜分成若干个单体电池的背电极，进而实现整板若干个电池的内部串联。

?激光刻划时铝膜朝下

?刻划要求：线宽（光斑直经）＜100um 与a-Si刻划线的线距＜100um

直线度线速＞500mm/S

⑾IV测试：

通过上述各道工序，非晶硅电池芯板已形成，需进行IV测试，以获得电池板的各个性能参数，通过对各参数的分析，来判断莫道工序是否出现问题，便于提高电池的质量。

⑿热老化：

将经IV测试合格的电池芯板置于热老化炉内，进行110℃/12h热老化，热老化的目的是使铝膜与非晶硅层结合得更加紧密，减小串联电阻，消除由于工作温度高所引起的电性能热衰减现象。

三、非晶硅电池封装工艺

薄膜非晶硅电池的封装方法多种多样，如何选择，是要根据其使用的区域，场合和具体要求而确定。不同的封装方法，其封装材料、制造工艺是不同的，相应的制造成本和售价也不同。下面介绍目前几种封装方法：

1、电池/UV光固胶

适用：电池芯板储存制造工艺流程：电池芯板→覆涂UV胶→紫外光固→分类储存

2、电池/PVC膜

适用：小型太阳能应用产品，且应用产品上有对太阳能电池板进行密封保护，如风帽、收音机、草坪灯、庭院灯、工艺品、水泵、充电器、小型电源等

制造工艺流程：

电池芯板→贴PVC膜→切割→边缘处理→焊线→焊点保护→检测→包装

（注：边缘处理目的是防止短路，边缘处理的方法有化学腐蚀法、激光刻划法等）

3、组件封装

⑴电池/PVC膜

适用：一般太阳能应用产品，如应急灯，要求不高的小型户用电源（几十瓦以下）等

制造工艺流程：

电池芯板（或芯板切割→边缘处理）→贴PVC膜→焊线→焊点保护→检测→装边框（电池四周加套防震橡胶）→装插座→检测→包装

该方法制造的组件特点：制造工艺简单、成本低，但防水性、防腐性、可靠性差。

⑵电池/EVA/PET（或TPT）

适用：一般太阳能应用产品，如应急灯，户用发电系统等制造工艺流程：电池芯板（或芯板切割→边缘处理）→焊涂锡带→检测→EVA/PET层压→检测→装边框（边框四周注电子硅胶）→装接线盒（或装插头）→连接线夹→检测→包装该方法制造的组件特点：防水性、防腐性、可靠性好，成本高。

⑶电池/EVA/普通玻璃

适用：发电系统等

制造工艺流程：

电池芯板→电池四周喷砂或激光处理（10mm）→超声焊接→检测→层压（电池/EVA/经钻孔的普通玻璃）→装边框（或不装框）→装接线盒→连接线夹→检测→包装

该方法制造的组件特点：防水性、防腐性、可靠性好，成本高。

⑷钢化玻璃/EVA/电池/EVA/普通玻璃

适用：光伏发电站等

制造工艺流程：

电池芯板→电池四周喷砂或激光处理（10mm）→超声焊接→检测→层压（钢化玻璃/EVA/

电池/EVA/经钻孔的普通玻璃）→装边框（或不装框）→装接线盒→连接线夹→检测→包装

该方法制造的组件特点：稳定性和可靠性好，具有抗冰雹、抗台风、抗水汽渗入、耐腐蚀、不漏电等优点，但造价高。

国内硅基薄膜电池产业供应链一览

国内硅基薄膜电池产业供应链一览.txt小时候觉得父亲不简单，后来觉得自己不简单，再后来觉得自己孩子不简单。越是想知道自己是不是忘记的时候，反而记得越清楚。本文由lureman贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 国内硅基薄膜电池産业供应链一览 &extra=page%3D1 壹丶前言光伏能源要能与常规能源竞争，关键在於发电成本的降低，而发电成本的降低，一是光伏系统本身的发电效率要高，二是光伏系统的造价成本要低。光伏系统的发电效率，一者取决组件的光转效率，二是组件可发电时间的长短，三爲组件在各种光照环境下的吸光特性。简言之，电池组件的光转效率高丶发电时间长丶吸光特性好，则愈能産生更多的电量，从而降低发电的成本。光伏系统的造价成本多寡，一者取决组件的价格，二是（Battery 丶 Charger 丶 Inverter 丶 Combiner Box 等）的支出，三爲人工的费用（含利润）。简言之，组件价格低丶支出小丶人工费用便宜，光伏系统造价成本则低。以现时光伏産业而言，硅基薄膜电池虽然在光转效率不如晶硅电池，然在吸光特性丶发电时间上远胜於晶硅电池，故同样发电功率的光伏系统，硅基薄膜电池已被证明具有较高的发电量。唯一的缺点，是所需的安装面积远大（目前约２倍）。不过，随着各家薄膜厂更高效电池的大量生産之下，相信此面积的劣势会日渐缩小。至於光伏系统造价成本，硅基薄膜电池组件成本虽低，但在支出则高於晶硅系统（薄膜：晶硅＝： USD/W）组件，从而抵消了价格优势。再加上因系统面积大，以致安装所需的时间丶人工费用，也相对较高。因此，硅基薄膜电池要拉开与晶硅电池的差距，朝向与常规能源竞争的目标前进，光转效率的提高丶组件价格的降低丶支出的减少，是当前努力的三大重点。至於安装人工费用的下降，因牵涉到産业的成熟度丶企业投入的多寡以及组件效率的高低等问题，所以其下降的速度丶幅度，相对於其它部份是比较缓慢的。总之，未来在愈来愈多企业投入硅基薄膜电池産业之下，薄膜电池光伏系统的发电效率及造价成本，在可见的二丶三年内，相信会有很大的改善及下降空间。以此对比於晶硅电池産业，未来的竞争优势当日益突显，高度成长的时期来临，应是指日可待。唯一值得忧虑的是，目前国内硅基薄膜産业链尚不够完整与成熟，但所面临的竞争的压力却是与日俱增，而国内晶硅産业原料丶技术（含设备）丶市场三头在外的情况，似乎也已在国内硅基薄膜産

非晶硅太阳能电池研究毕业论文

非晶硅太阳能电池 赵准 （吉首大学物理与机电工程学院，湖南吉首 416000） 摘要：随着煤炭、石油等现有能源的频频告急和生态环境的恶化．使得人类不得不尽快寻找新的清洁能源和可再生资源。其中包括水能、风能和太阳能，而太阳能以其储量巨大、安全、清洁等优势使其必将成为21世纪的最主要能源之一。太阳是一个巨大的能源，其辐射出来的功率约为其中有被地球截取，这部分能量约有的能量闯过大气层到达地面，在正对太阳的每一平方米地球表面上能接受到1kw左右的能量。 目前分为光热发电和光伏发电两种形式。太阳能热发电是利用聚光集热器把太阳能聚集起来，将一定的工质加热到较高的温度（通常为几百摄氏度到上千摄氏度），然后通过常规的热机动发电机发电或通过其他发电技术将其转换成电能。光伏发电是利用界面的而将光能直接转变为电能的一种技术。目前光—电转换器有两种：一种是光—伽伐尼电池，另一种是光伏效应。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件，将光伏组件串联起来再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。因为光伏发电规模大小随意、能独立发电、建设时间短、维护起来也简单．所以从70年代开始光伏发电技术得到迅速发展，日本、德国、美国都大力发展光伏产业，他们走在了世界的前列，我国在光伏研究和产业方面也奋起直追，现在以每年20％的速度迅速发展。 关键词：光伏发电；太阳能电池；硅基太阳能电池；非晶硅太阳能电池

1.引言 1976年卡尔松和路昂斯基报告了无定形硅（简称a一Si）薄膜太阳电他的诞生。当时、面积样品的光电转换效率为2．4％。时隔20多年，a一Si太阳电池现在已发展成为最实用廉价的太阳电池品种之一。非晶硅科技已转化为一个大规模的产业，世界上总组件生产能力每年在50MW以上，组件及相关产品销售额在10亿美元以上。应用范围小到手表、计算器电源大到10Mw级的独立电站。涉及诸多品种的电子消费品、照明和家用电源、农牧业抽水、广播通讯台站电源及中小型联网电站等。a一Si太阳电池成了光伏能源中的一支生力军，对整个洁净可再生能源发展起了巨大的推动作用。非晶硅太阳电他的诞生、发展过程是生动、复杂和曲折的，全面总结其中的经验教训对于进一步推动薄膜非晶硅太阳电池领域的科技进步和相关高新技术产业的发展有着重要意义。况且，由于从非晶硅材料及其太阳电池研究到有关新兴产业的发展是科学技术转化为生产力的典型事例，其中的规律性对其它新兴科技领域和相关产业的发展也会有有益的启示。本文将追述非晶硅太阳电他的诞生、发展过程，简要评述其中的关键之点，指出进一步发展的方向。 2.太阳能电池概述 .太阳能电池原理 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应把光能转化成电能的装置。太阳能电池以光电效应工作的结晶体太阳能电池和薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。 为了理解太阳能电池的运做，我们需要考虑材料的属性并且同时考虑太阳光的属性。太阳能电池包括两种类型材料，通常意义上的P型硅和N型硅。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体掺杂了能俘获电子的硼、铝、镓、铟等杂质元素，那么就构成P型半导体。如果在硅晶体面中掺入能够释放电子的磷、砷、锑等杂质元素，那么就构成了N型半导体。若把这两种半导体结合在一起，由于电子和空穴的扩散，在交接面处便会形成PN结，并在结的两边形成内建电场。太阳光照在半导体 p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n 区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应，也是太阳能电池的工作原理。 太阳能电池种类 太阳能电池的种类有很多，按材料来分，有硅基太阳能电池（单晶，多晶，非晶），化合物半导体太阳能电池（砷化镓（GaAs），磷化铟（InP），碲化镉（CdTe）, 铜铟镓硒（CIGS）），有机聚合物太阳能电池(酞青，聚乙炔)，染料敏化太阳能电池，纳米晶太阳能电池；按结构来分，有体结晶型太阳能电池和薄膜太阳能电池。

硅基薄膜电池Vs晶硅电池的五大优势

硅基薄膜电池Vs晶硅电池的五大优势 一、材料省，成本低。 硅基薄膜电池主要原材料是玻璃和多种气体（硅烷、硼烷等），使用少于1 微米厚度的非晶硅吸收太阳光，而常规晶硅技术使用近200微米厚实的晶体，硅用量是普通晶硅电池的1/100，大大降低了材料成本；且便于采用玻璃、不锈钢等廉价原材料作为衬底，不会受到原料短缺的限制；工艺集成度高，适宜大规模自动化生产，由此也将极大降低成本。 二、弱光性好，发电量多。 非晶微晶叠层结构设计可使光谱响应从可见光扩展到红外线区域,较晶体硅具有更加宽频的光谱能量吸收效应，使电池在弱光环境或散射光、阴、云、雨天环境条件下，也能发电。视地区光照条件差异，比晶硅电池在相同功率的装机容量情况下可多发出5~17%的电量。同时叠层设计较传统非晶硅单接电池大大提高了光电转化效率，目前国际上可以达到10%左右。共创光伏利用自主知识产权研制的新一代非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池的光电转化效率已经可以达到10~12%的水平，是同类产品国际上具有最高光电转换效率的太阳能电池商业产品。 三、高温适应性好。 薄膜电池还具有相比晶硅电池更低（仅为晶硅的一半）的耐高温衰减系数、所以更适合于高温、沙漠及潮湿地区严苛条件下的应用环境特性，表现出耐高温，耐潮湿的品质稳定性。 四、能源回收期短。 太阳能电池实现薄膜化后工艺后，薄膜电池的材料制备和电池同时形成，因此节省了许多流程工序，确保了品质稳定和一致性，并极大地节省昂贵的半导体材料。同时薄膜太阳能电池采用低温工艺技术，不仅有利于节能降耗，而且便于使用廉价衬底（玻璃，不锈钢等）。使得薄膜电池能量回收期最短，约1年，而晶体硅电池则要2.5~3年。 五、应用范围广 薄膜太阳能电池根据需要制作成不同的透光率，代替玻璃幕墙，既有漂亮的外观、能发电，又能很好地阻挡外部红外线进入和内部热能散失，而且基本不受安装角度局限，发电功率受阴影影响较小。由于弱光效应，以及对安装角度要求不强，既适合于强光，直射光，也适合散射光和反射光，在金太阳示范工程和光电建筑一体化项目应用上较晶体硅具有无可比拟的潜力和优越性。 除上述特点外，硅基薄膜电池相对CIGS和CdTe等化合薄膜太阳能电池，不存在原材料稀缺（CIGS需要铟，为稀缺金属），也没有毒性污染（CdTe中有镉，为有毒物质）等缺陷。因此，虽然硅基薄膜的转换效率相比CIGS和CdTe 略低，但其制造成本低，易于操作，目前产业化程度最高。 光伏辅料网:https://www.wendangku.net/doc/3a10557995.html, 一站式太阳能光伏原材料采购平台

硅基薄膜太阳能电池基础知识

非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺 内容提纲 一、非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介 二、非晶硅太阳能电池制造工艺 三、非晶硅电池封装工艺 一、非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介 1、电池结构 分为：单结、双结、三结 2、制造技术 三种类型： ①单室，多片玻璃衬底制造技术 该技术主要以美国Chronar、APS、EPV公司为代表 ②多室，双片（或多片）玻璃衬底制造技 该技术主要以日本KANEKA公司为代表 ③卷绕柔性衬底制造技术（衬底：不锈钢、聚酰亚胺) 该技术主要以美国Uni-Solar公司为代表 所谓“单室，多片玻璃衬底制造技术”就是指在一个真空室内，完成P、I、N三层非晶硅的沉积方法。作为工业生产的设备，重点考虑生产效率问题，因此，工业生产用的“单室，多片玻

璃衬底制造技术”的非晶硅沉积，其配置可以由X个真空室组成（X为≥1的正整数），每个真空室可以放Y个沉积夹具（Y为≥1的正整数），例如： ?1986年哈尔滨哈克公司、1988年深圳宇康公司从美国Chronar公司引进的内联式非晶硅太阳能电池生产线中非晶硅沉积用6个真空室，每个真空室装1个分立夹具，每1个分立夹具装4片基片，即生产线一批次沉积6×1×4＝24片基片，每片基片面积305mm×915mm。 ?1990年美国APS公司生产线非晶硅沉积用1个真空室，该沉积室可装1个集成夹具，该集成夹具可装48片基片，即生产线一批次沉积1×48＝48片基片，每片基片面积 760mm×1520mm。 ?本世纪初我国天津津能公司、泰国曼谷太阳公司（BangKok Solar Corp）、泰国光伏公司（Thai Photovoltaic Ltd）、分别引进美国EPV技术生产线，非晶硅沉积也是1个真空室，真空室可装1个集成夹具，集成夹具可装48片基片，即生产线一批次沉积1×48＝48片基片，每片基片面积635mm×1250mm。 ?国内有许多国产化设备的生产厂家，每条生产线非晶硅沉积有只用1个真空室，真空室可装2个沉积夹具，或3个沉积夹具，或4个沉积夹具；也有每条生产线非晶硅沉积有2个真空室或3个真空室，而每个真空室可装2个沉积夹具，或3个沉积夹具。总之目前国内主要非晶硅电池生产线不管是进口还是国产均主要是用单室，多片玻璃衬底制造技术，下面就该技术的生产制造工艺作简单介绍。 二、非晶硅太阳能电池制造工艺 1、内部结构及生产制造工艺流程 下图是以美国Chronar公司技术为代表的内联式单结非晶硅电池内部结构示意图： 图1、内联式单结非晶硅电池内部结构示意图

三种主要的薄膜太阳能电池详解

三种主要的薄膜太阳能电池详解 摘要：上述电池中，尽管硫化镉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。砷化镓III-V化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率受到人们的普遍重视。 关键字：薄膜太阳能电池, 砷化镓, 单晶硅电池 单晶硅是制造太阳能电池的理想材料，但是由于其制取工艺相对复杂，耗能大，仍然需要其他更加廉价的材料来取代。为了寻找单晶硅电池的替代品，人们除开发了多晶硅，非晶硅薄膜太阳能电池外，又不断研制其它材料的太阳能电池。其中主要包括砷化镓III-V族化合物，硫化镉，碲化镉及铜锢硒薄膜电池等。来源:大比特半导体器件网 上述电池中，尽管硫化镉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。砷化镓III-V化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率受到人们的普遍重视。来源:大比特半导体器件网 砷化镓太阳能电池 GaAs属于III-V族化合物半导体材料，其能隙为 1.4eV，正好为高吸收率太阳光的值，与太阳光谱的匹配较适合，且能耐高温，在250℃的条件下，光电转换性能仍很良好，其最高光电转换效率约30%，特别适合做高温聚光太阳电池。砷化镓生产方式和传统的硅晶圆生产方式大不相同，砷化镓需要采用磊晶技术制造，这种磊晶圆的直径通常为4—6英寸，比硅晶圆的12英寸要小得多。磊晶圆需要特殊的机台，同时砷化镓原材料成本高出硅很多，最终导致砷化镓成品IC成本比较高。磊晶目前有两种，一种是化学的MOCVD，一种是物理的MBE。GaAs等III-V化合物薄膜电池的制备主要采用MOVPE和LP E技术，其中MOVPE方法制备GaAs薄膜电池受衬底位错，反应压力，III-V比率，总流量等诸多参数的影响。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，MOCVD技术

硅基薄膜太阳电池的研究现状及前景

硅基薄膜太阳电池的研究现状及前景 摘要：本文着重介绍了非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池原理、制备方法，从材料、工艺与转换效率等方面讨论了它们的优势和不足之处，并提出改进方法。同时介绍了国内外硅基薄膜太阳电池研究的进展，最后展望了薄膜太阳能电池的发展前景。 关键词：太阳能电池；薄膜电池；非晶硅；多晶硅；微晶硅；光伏建筑；最新进展 1、研究现状 太阳电池是目前主要的新能源技术之一，它利用半导体的光电效应将光能直接装换为电能。目前太阳电池主要有传统的（第一代）单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、碲化镉电池、铜铟硒电池以及新型的（第二代）薄膜电池。薄膜太阳电池可以使用其他材料当基板来制造，薄膜厚度仅需数μm，较传统太阳能电池大幅减少原料的用量。目前光伏发电的成本与煤电的差距还是比较大，其中主要的一项就是原材料即的价格。薄膜太阳电池消耗材料少，降低成本方面的巨大潜力。薄膜太阳能电池的种类包括：非晶硅(a-Si)、多晶硅(poly-Si)、化合物半导体II-IV 族[CdS、CdTe(碲化镉)、CuInSe2]、色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell)、有机导电高分子(Organic/polymer solar cells) 、CIGS (铜铟硒化物)等。如果要将太阳电池大规模应用为生活生产提供能源，那么必须选择地球上含量丰富，能大规模生产并且性能稳定的半导体材料，硅基薄膜电池的优越性由此凸显。 太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能，不需要消耗燃料和水等物质，释放包括二氧化碳在内的任何气体，是对环境无污染的可再生能源。这对改善生态环境、缓解温室气体的有害作用具有重大意义。因此太阳能电池有望成为2l世纪的重要新能源。本文主要综述硅基薄膜太阳电池（包括多晶硅薄膜电池、非晶硅薄膜电池）的发展现状及并简要分析其发展前景。 2、非晶硅(a-Si)薄膜太阳电池 非晶硅太阳电池是上世纪70年代中期发展起来的一种薄膜太阳电池，它制备温度低，用材少，便于工业化生产，价格低廉，因而受到高度重视。现阶段非晶硅太阳电池的转换效率已从1976年的1%~2%提高到稳定的12~14%，其中10cmХ10cm电池的转换效率为10.6%.小面积的单结的电池转换效率已超过13%。 2.1原理及结构 图1 非晶硅太阳电池结构图2 非晶硅太阳电池组件

单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜太阳能电池地工作原理及区别1

单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜太阳能电池 的工作原理及区别 硅太阳能电池的外形及基本结构如图1。其中基本材料为P型单晶硅，厚度为0.3—0.5mm左右。上表面为N+型区，构成一个PN＋结。顶区表面有栅状金属电极，硅片背面为金属底电极。上下电极分别与N＋区和P区形成欧姆接触，整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。 当入发射光照在电池表面时，光子穿过减反射膜进入硅中，能量大于硅禁带宽度的光子在N+区，PN＋结空间电荷区和P区中激发出光生电子——空穴对。各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。光生电子留于N＋区，光生空穴留于P区，在PN＋结的两侧形成正负电荷的积累，产生光生电压，此为光生伏打效应。当光伏电池两端接一负载后，光电池就从P区经负载流至N＋区，负载中就有功率输出。 太阳能电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。靠近顶区湿产生阳光电流对短波长的紫光（或紫外光）敏感，约占总光源电流的5－10％（随N＋区厚度而变），PN＋结空间电荷的光生电流对可见光敏感，约占5 ％左右。电池基体域

产生的光电流对红外光敏感，占80－90％，是光生电流的主要组成部分。 2.单晶硅太阳能电池 单晶硅太阳能电池是当前开发得最快的一种太阳能电池，它的构成和生产工艺已定型，产品已广泛用于宇宙空间和地面设施。这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.999％。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。将单晶硅棒切成片，一般片厚约0.3毫米。硅片经过成形、抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太阳能电池片，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。这样就在硅片上形成PN结。然后采用丝网印刷法，将配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉，至此，单晶硅太阳能电池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验，即可按所需要的规格组装成太阳能电池组件（太阳能电池板），用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流，最后用框架和封装材料进行封装。用户根据系统设计，可

薄膜硅太阳能电池陷光结构

薄膜硅太阳能电池的研究状况 摘要：薄膜硅太阳能电池具有广阔的前景，但是当前大规模产业化的非晶硅薄膜电池效率偏低，为了实现光伏发电平价上网，必须对薄膜硅太阳能电池进行持续的研究。本文主要总结了提高薄膜硅太阳能电池效率的主要技术与进展，如TCO技术、窗口层技术、叠层电池技术和中间层技术等，这些技术用在产业化中将会进一步提高薄膜硅太阳能电池的转换效率，进而降低薄膜硅电池的生产成本。 一引言 在全球气候变暖、人类生态环境恶化、常规能源短缺并造成环境污染的形势下，可持续发展战略普遍被世界各国接受。光伏能源以其具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护性等其它常规能源所不具备的优点，被认为是二十一世纪最重要的新能源。 当前基于单晶硅或者多晶硅硅片的晶体硅电池组件市场占有率高达90%，但是，晶体硅电池本身生产成本较高，组件价格居高不下，这为薄膜硅太阳能电池的发展创造了机遇。薄膜硅太阳能电池的厚度一般在几个微米，相对于厚度为200微米左右的晶体硅电池来说大大节省了原材料，而且薄膜硅太阳能电池的制程相对简单，成本较为低廉，因此在过去的几年里薄膜硅太阳能电池产业发展迅猛。 但是当前大规模产业化的薄膜硅太阳能电池转换效率只有5%-7%，是晶体硅太阳能电池组件的一半左右，这在一定程度上限制了它的应用范围，也增加了光伏系统的成本。为了最终实现光伏发电的平价上网，必须进一步降低薄膜硅太阳能电池的生产成本，因此必须对薄膜硅太阳能电池开展持续的研究，利用新的技术与工艺降低薄膜硅太阳能电池的成本。本文着重从提高薄膜硅太阳能电池的转换效率方面介绍当前薄膜硅太阳能电池的研究现状。 二、提高薄膜硅太阳能电池效率的措施 提高薄膜硅太阳能电池效率的途径包括：提高进入电池的入射光量；拓宽电池对太阳光谱的响应范围；提高电池的开压尤其是微晶硅薄膜太阳能电池（?c-Si）的开压；抑制非晶硅薄膜太阳能电池（a-Si）的光致衰退效应等。我们将从这几个方面介绍提高薄膜硅电池效率的方法。 （一）提高薄膜硅太阳能电池对光的吸收 对于单结薄膜硅太阳能电池，提高其对光的吸收将提高电池的电流密度，对电池效率将产生直接的影响。Berginski等人通过实验结合模拟给出了提高电池对光的吸收途径，如图1所示：可以看出薄膜硅电池的前电极对光的吸收、折射率的错误匹配、窗口层对光的吸收、背反电极吸收损失以及玻璃反射都会减少电池对光的吸收，因此提高电池的光吸收可从这几个方面着手。

非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺

非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺 一、非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介 1、电池结构 分为：单结、双结、三结 2、制造技术 ①单室，多片玻璃衬底制造技术。主要以美国Chronar、APS、EPV公司为代表 ②多室，双片（或多片）玻璃衬底制造技。主要以日本KANEKA公司为代表 ③卷绕柔性衬底制造技术（衬底：不锈钢、聚酰亚胺)。主要以美国Uni-Solar 公司为代表。 所谓“单室，多片玻璃衬底制造技术”就是指在一个真空室内，完成P、I、N 三层非晶硅的沉积方法。 作为工业生产的设备，重点考虑生产效率问题，因此，工业生产用的“单室，多片玻璃衬底制造技术”的非晶硅沉积，其配置可以由X个真空室组成（X为≥1的正整数），每个真空室可以放Y个沉积夹具（Y为≥1的正整数），例如：?1986年哈尔滨哈克公司、1988年深圳宇康公司从美国Chronar公司引进的内联式非晶硅太阳能电池生产线中非晶硅沉积用6个真空室，每个真空室装1个分立夹具，每1个分立夹具装4片基片，即生产线一批次沉积6×1×4＝24片基片，每片基片面积305mm×915mm。 ?1990年美国APS公司生产线非晶硅沉积用1个真空室，该沉积室可装1个集成夹具，该集成夹具可装48片基片，即生产线一批次沉积1×48＝48片基片，每片基片面积760mm×1520mm。 ?本世纪初我国天津津能公司、泰国曼谷太阳公司（BangKok Solar Corp）、泰国光伏公司（Thai Photovoltaic Ltd）、分别引进美国EPV技术生产线，非晶硅沉积也是1个真空室，真空室可装1个集成夹具，集成夹具可装48片基片，即生产线一批次沉积1×48＝48片基片，每片基片面积635mm×1250mm。 ?国内有许多国产化设备的生产厂家，每条生产线非晶硅沉积有只用1个真空室，真空室可装2个沉积夹具，或3个沉积夹具，或4个沉积夹具；也有每条生产线非晶硅沉积有2个真空室或3个真空室，而每个真空室可装2个沉积夹具，或3个沉积夹具。总之目前国内主要非晶硅电池生产线不管是进口还是国产均主要是用单室，多片玻璃衬底制造技术，下面就该技术的生产制造工艺作简单介绍。 二、非晶硅太阳能电池制造工艺 1、内部结构及生产制造工艺流程 下图是美国Chronar公司技术为代表的内联式单结非晶硅电池内部结构示意图：图1、内联式单结非晶硅电池内部结构示意图

硅基薄膜太阳电池最新进展

硅基薄膜太阳电池新进展 Solar168 07-06-21 出处:南开大学作者:耿新华张建军编辑:solar168 一.引言 能源危机和环境污染的日趋严重极大地促进了光伏产业的迅速发展。过去的5年，在全球硅材料紧缺、价格飙升的情况下，世界光伏市场继续以平均每年40％的幅度增加。2006年实际产量达到2．6GW，产能超过3GW，人大超过对2006年预测的20~25％的增幅。中国2006年光伏电池地产量达到460MW，比2005年(140MW)增加280％，电池产能达到1200MW。光伏产业成为迄今为止最快增长的工业之一，商业预测到2010年全球市场容量将增加到400亿欧元。 图1、2006年太阳能电池TOP10厂家 2006年全球晶体硅电池的市场份额仍然占据90%以上。然而，晶体硅原材料继续保持较高的价格，这为薄膜太阳电池的发展提供了机会，使薄膜电池迎来了有史以来空前未有的大发展时期。不仅许多新进入光伏领域的投资者选择薄膜光伏作为其发展方向，就连产量居世界前十位的晶体硅电池生产公司中也有几家把自己的产品范围扩充到了薄膜技术领域(见图1)。2004年到2005年，全球薄膜太阳电池出货量增加了50％以上，从60MW增加到94MW。目前正在兴建的薄膜电池厂家会使薄膜电池的产能在2008年前增加5倍之多。预计到2010

年薄膜电池的产量将会扩展到1-2GW，这表明薄膜光伏的市场份额将上升到20％(见图2)，而到2020年这一份额更会增加到25％，达到25GW。 图2、晶硅和薄膜电池的未来发展趋势 和晶体硅电池相比，薄膜电池的不足之处是产品效率较低，生产技术不够成熟，特别是制造设备没有标准化。但是，薄膜太阳电池具有很大的降低成本的潜力，其共有的低成本优势省材、低功耗、便于大面积连续化生产。在薄膜太阳电池中，硅基薄膜具有更独特的优势：①原材料丰富，且无毒无污染；⑦能耗最低，制造温度约200摄氏度，可以使用大面积廉价的玻璃作为衬底；①原材料消耗少，每瓦电池只消耗0.2克硅烷，相当于0.02欧元／Wp，而每瓦晶硅电池要消耗8-12g晶体硅，相当于0.3欧元／Wp：④工艺简单，加工技术相对成熟。因此硅薄膜电池成为研究最多，发展最快，占有市场份额最大的薄膜电池。图3所示为到2010年a-Si、CIGS和CdTe三种薄膜电池市场发展预测。预计到2010年，a-Si、CIGS、CdTe三种电池将分别占有薄膜光伏市场的60％、20％和20％。可见，硅基薄膜电池在中长期发展阶段仍将占据薄膜光伏市场的主导地位。本文将重点介绍硅基薄膜太阳电池的发展现状及其未来发展趋势。

硅基薄膜太阳能电池的研究进展

硅基薄膜太阳能电池的研究进展 摘要 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。 本文着重介绍了非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池原理、制备方法，从材料、工艺与转换效率等方面讨论了它们的优势和不足之处，并提出改进方法。同时介绍了国内外硅基薄膜太阳电池研究的进展，最后展望了薄膜太阳能电池的发展前景。 关键词：太阳能电池；薄膜电池；非晶硅；多晶硅；微晶硅；光伏建筑；最新进展

1、太阳能电池 太阳电池是目前主要的新能源技术之一，它利用半导体的光电效应将光能直接装换为电能。目前太阳电池主要有传统的（第一代）单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、碲化镉电池、铜铟硒电池以及新型的（第二代）薄膜电池。薄膜太阳电池可以使用其他材料当基板来制造，薄膜厚度仅需数μm，较传统太阳能电池大幅减少原料的用量。目前光伏发电的成本与煤电的差距还是比较大，其中主要的一项就是原材料即的价格。薄膜太阳电池消耗材料少，降低成本方面的巨大潜力。薄膜太阳能电池的种类包括：非晶硅(a-Si)、多晶硅(poly-Si)、化合物半导体II-IV 族[CdS、CdTe(碲化镉)、CuInSe2]、色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell)、有机导电高分子(Organic/polymer solar cells) 、CIGS (铜铟硒化物)等。如果要将太阳电池大规模应用为生活生产提供能源，那么必须选择地球上含量丰富，能大规模生产并且性能稳定的半导体材料，硅基薄膜电池的优越性由此凸显。 能源危机和环境污染的日趋严重极大地促进了光伏产业的迅速发展。过去的 5 年，在全球硅材料紧缺、价格飙升的情况下，世界光伏市场继续以平均每年40%的幅度增加[1]。 2006年实际产量达到2.6GW ，产能超过3GW ，大大超过对2006年预测的20%～25%的增幅。中国2006 年光伏电池地产量达到460MW ，比2005 年（140MW ）增加280% ，电池产能达到1200MW 。光伏产业成为迄今为止增长最快的工业之一，商业预测到2010年全球市场容量将增加到400亿欧元。[1]制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的太阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。 2、非晶硅薄膜太阳电池 2.1原理及结构 非晶硅(a-Si)太阳电池是在玻璃(glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO)，然后依次用等离子体反应沉积p型、i型、n型三层a-Si，接着再蒸镀金属电极铝(Al).光从玻璃面入射，电池电流从透明导电膜和铝引出，其结构可表示为glass/TCO/pin/Al，还可以用不锈钢片、塑料等作衬底。 硅材料是目前太阳电池的主导材料，在成品太阳电池成本份额中，硅材料占了将近40%，而非晶硅太阳电池的厚度不到1μm，不足晶体硅太阳电池厚度的1/100，这就大大降低了制造成本，又由于非晶硅太阳电池的制造温度很低(～200℃)、易于实现大面积等优点，使其在薄膜太阳电池中占据首要地位，在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。特别是射频辉光放电法由于其低温过程(～200℃)，易于实现大面积和大批量连续生产，现成为国际公认的成熟技术。在材料研究方面，先后研究了a-SiC窗口层、梯度界面层、μC-SiC p层等，明显改善了电池的短波光谱响应.这是由于a-Si太阳电池光生载流子的生成主要在i层，入射光到达i层之前部分被p层吸收，对发电是无效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更宽的光学带隙，因此减少了对光的吸收，使到达i层的光增加；加之梯度界面层的采用，改善了a-SiC/a-Si异质结界面光电子的输运特性.在增加长波响应方面，采用了绒面TCO膜、绒面多层背反射电极(ZnO/Ag/Al)和多带隙叠层结构，即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al 结构.绒面TCO膜和多层背反射电极减少了光的反射和透射损失，并增加了光在i层

非晶硅薄膜太阳能电池发展趋势

非晶硅薄膜太阳能电池：投资力度加大2008/9/17/08:42 来源：中国电源门户网 非晶硅薄膜太阳能电池由于其成本优势而具有很大的市场潜力，因此受到投资者青睐。通过仿真模型对项目的成本及效益进行分析，可以为投资者的决策提供参考数据，以规避投资风险。 薄膜太阳能电池作为一种新型太阳能电池，由于其原材料来源广泛、生产成本低、便于大规模生产，因而具有广阔的市场前景。近年来，以玻璃为基板的非晶硅薄膜太阳能电池凭借其成本低廉、工艺成熟、应用范围广等优势，逐渐从各种类型的薄膜太阳能电池中脱颖而出，在全球范围内掀起了一波投资热潮。大尺寸玻璃基板薄膜太阳能电池投入市场，必将极大地加速光伏建筑一体化、屋顶并网发电系统以及光伏电站等的推广和普及。 非晶硅薄膜太阳能电池优势渐显 由于晶体硅太阳能电池的成本随着硅材料价格的连年上涨而不断提高，各类薄膜太阳能电池成为全球新型太阳能电池研究的重点和热点。 薄膜太阳能电池中最具发展潜力的是非晶硅薄膜太阳能电池，非晶硅材料是由气相淀积形成的，目前已被普遍采用的方法是等离子增强型化学气相淀积(PECVD)法。此种制作工艺可以连续在多个真空淀积室完成，从而实现大批量生产。由于反应温度低，可在200℃左右的温度下制造，因此可以在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上淀积薄膜，易于大面积化生产，成本较低。 与晶体硅太阳电池比较，非晶硅薄膜太阳电池具有弱光响应好，充电效率高的特性。非晶硅材料的吸收系数在整个可见光范围内，几乎都比单晶硅大一个数量级，使得非晶硅太阳电池无论在理论上和实际使用中都对低光强有较好的适应。越来越多的实践数据也表明，当峰值功率相同时，在晴天直射强光和阴雨天弱散射光环境下，非晶硅太阳能电池板的比功率发电量均大于单晶硅、非晶硅薄膜太阳电池。更有数据表明，在相同环境条件下，非晶硅太阳电池的每千瓦年发电量要比单晶硅高8%，比多晶硅高13%。 薄膜太阳能电池最重要的优势是成本优势。据多家企业和机构的测算，即使在5MW的生产规模下，非晶硅薄膜太阳电池组件的生产成本也在2美元/瓦以下，而单线产能达到40MW-60MW甚至更高的全自动化生产线，其产品生产成本则更低。而相对于平均3.5美元/瓦的国际市场销售价格而言，其利润空间可想而知。 影响非晶硅薄膜太阳能电池应用的最主要问题是效率低、稳定性差。与晶体硅电池相比，每瓦的电池面积会增加约一倍，在安装空间和光照面积有限的情况下限制了它的应用。而其不稳定性则集中体现在其能量转换效率随辐照时间的延长而变化，直到数百或数千小时后才稳定，这个问题在一定程度上影响了这种低成本太阳能电池的应用。

非晶硅太阳电池的原理

非晶硅太阳电池的原理 非晶硅太阳电池是20世纪70年代中期发展起来的一种新型薄膜太阳电池，与其他太阳电池相比，非晶硅电池具有以下突出特点： 1).制作工艺简单，在制备非晶硅薄膜的同时就能制作pin结构。 2).可连续、大面积、自动化批量生产。 3).非晶硅太阳电池的衬底材料可以是玻璃、不锈钢等，因而成本小。 4).可以设计成各种形式，利用集成型结构，可获得更高的输出电压和光电转换效率。 5).薄膜材料是用硅烷SiH4等的辉光放电分解得到的，原材料价格低。 1.非晶硅太阳电池的结构、原理及制备方法 非晶硅太阳电池是以玻璃、不锈钢及特种塑料为衬底的薄膜太阳电池，结构如图1所示。 为减少串联电阻，通常用激光器将TCO膜、非晶硅(A-si)膜和铝(Al)电极膜分别切割成条状，如图2所示。国际上采用的标准条宽约1cm,称为一个子电池，用内部连接的方式将各子电池串连起来，因此集成型电池的输出电流为每个子电池的电流，总输出电压为各个子电池的串联电压。在实际应用中，可根据电流、电压的需要选择电池的结构和面积，制成非晶硅太阳电池。

1.1 工作原理 非晶硅太阳电池的工作原理是基于半导体的光伏效应。当太阳光照射到电池上时，电池吸收光能产生光生电子—空穴对，在电池内建电场Vb的作用下，光生电子和空穴被分离，空穴漂移到P边，电子漂移到N边，形成光生电动势VL, VL 与内建电势Vb相反，当VL = Vb 时，达到平衡; IL = 0, VL达到最大值，称之为开路电压Voc ; 当外电路接通时，则形成最大光电流，称之为短路电流Isc，此时VL= 0;当外电路加入负载时，则维持某一光电压VL和光电流IL。其I--V特性曲线见图3 非晶硅太阳电池的转换效率定义为:

薄膜晶体硅太阳能电池分析比较

薄膜晶体硅太阳能电池分析比较 《中国组件行业投资前景及策略咨询报告》分析：目前在工业上，硅的成本大约占硅太阳能电池生产成本的一半。为减少硅的消耗量，光伏(PV)产业正期待着一些处于研究开发中的选择方案。其中最显然的一种就是转向更薄的硅衬底。现在，用于太阳能电池生产的硅衬底厚度略大于200mm，而衬底厚度略小于100mm的技术正在开发中。为使硅有源层薄至5-20 mm，可以在成本较低的硅衬底上淀积硅有源层，这样制得的电池被称为薄膜。为使其具有工业可行性，主要的挑战是在适于大规模生产的工艺中，怎样找到提高效率和降低成本之间的理想平衡。已经存在几种制造硅有源层的技术1，本文将讨论其中的三种。 薄膜PV基础 第一种技术是制作外延(epitaxial)(图1)，从高掺杂的晶体硅片(例如优级冶金硅或废料)开始，然后利用化学气相淀积(CVD)方法来淀积外延层。除成本和可用性等优势以外，这种方法还可以使硅太阳能电池从基于硅片的技术逐渐过渡到薄膜技术。由于具有与传统体硅工艺类似的工艺过程，与其它的薄膜技术相比，这种技术更容易在现有工艺线上实现。 第二种是基于层转移(layer transfer)的技术，它在多孔硅薄膜上外延淀积单晶硅层，从而可以在工艺中的某一点将单晶硅层从衬底上分离下来。这种技术的思路是多次重复利用母衬底，从而使每个太阳能电池的最终硅片成本很低。正在研究中的一种有趣的选择方案是在外延之前就分离出多孔硅薄膜，并尝试无支撑薄膜工艺的可能性。 最后一种是薄膜多晶硅太阳能电池，即将一层厚度只有几微米的晶体硅淀积在便宜的异质衬底上，比如陶瓷(图2)或高温玻璃等。晶粒尺寸在1-100mm之间的多晶硅薄膜是一种很好的选择。我们已经证实，利用非晶硅的铝诱导晶化可以获得高质量的多晶硅太阳能电池。这种工艺可以获得平均晶粒尺寸约为5 mm 的很薄的多晶硅层。接着利用生长速率超过1 mm/min的高温CVD技术，将种子层外延生长成几微米厚的吸收层，衬底为陶瓷氧化铝或玻璃陶瓷。选择热CVD是因为它的生长速率高，而且可以获得高质量的晶体。然而这样的选择却限定了只能使用陶瓷等耐热衬底材料。这项技术还不像其它薄膜技术那样成熟，但已经表现出使成本降低的巨大潜力。

非晶硅锗薄膜电池生产工艺流程简介

非晶硅锗薄膜电池生产工艺流程简介 1.玻璃磨边与清洗一 所用的原材料为TCO玻璃，一般薄膜电池所用的TCO玻璃是FTO（SnO:F），AZO(ZnO:Al)，目前，AZO是研发的热点，但是应用到产业化程度还不够，绝大多数薄膜电池厂商仍然采用成熟的FTO玻璃。目前，FTO玻璃制造技术主要被日本的NSG与AGC 两家公司垄断。国内能够制造TCO玻璃的有信义、南玻等少数几家公司，但产品性价比目前没有优势。 TCO玻璃到厂后，需要进行磨边处理。将玻璃的四边有棱的地方磨光滑，四角进行倒角，这样，可以消除玻璃边缘及四角的微裂纹，也便于后道工序手动搬运操作，安全。磨边机就是普通玻璃加工厂所使用的。 玻璃磨边后，TCO玻璃表面要进行清洗，及清洗一。用液晶玻璃清洗机即可。主要清洗步骤涉及喷淋，碱液清洗，去离子风刀吹干。 2.激光划线一与玻璃清洗二 TCO玻璃清洗干燥后，需要进行激光划线一。激光划线一的目的是将TCO玻璃的导电膜划成一定数目的小块区域，各区域称为“cell”，每个cell彼此绝缘，这样，每个cell以后做为一个独立的发电单元，串联起来，不会产生很大的电流。 划断FTO膜现在通用的是用1064nm的红激光。主流的激光器大部分采用Rofin的，国内购买激光器后，加工成激光划线机，目前，国内激光设备做的份额比较的的有深圳大族激光，武汉三工光电，苏州德龙激光等。TCO玻璃通过夹子夹住边缘，在直线电机的带动下，做直线往复运动，电池板上方或底部，激光器发出的红激光经过分光，由激光头聚焦在电池板上，通过一定的焦距（DOF），电流，功率的设定，将TCO导电膜划断。划线速度一般是1m/S。 激光划线后，会产生一些FTO膜残渣，由设备本身自带的排风可以抽走大部分，为了确保进入关键工序CVD的玻璃表面干净，需要进行玻璃二次清洗，即清洗二。基本清洗步骤同清洗一，这里不用加碱性的清洗剂，可以进行超声波清洗。 3.CVD CVD是整个生产过程的核心，所谓CVD，是化学气相沉积的意思，这里使用的是PECVD，即等离子增强型CVD。优点是可以低温镀膜，玻璃的热损伤小。 成膜过程是首先沉积掺碳掺硼的非晶P层，做为窗口层，要求带隙要宽。所用的气体为：混硅烷的TMB，甲烷，硅烷，氢气，氩气。 之后，沉积非晶I层，I层做为光的吸收层，电池能够吸收多少光，产生多少电，关键在于这一层。一般，非晶I层H2与硅烷的用量比是4.5:1左右。所用的气体只有氢气与硅烷。 第三层是非晶N层，N层材料主要通过掺磷或得。所用的气体是混氢气的磷烷，硅烷和氢气。 以上是第一结PIN结构，也是传统的非晶硅薄膜电池结构。具体过程由于涉及带隙调节，结构匹配等因素，并非如此简单的镀膜过程。如P层，会有重掺P层与轻掺P层，N 层会有重掺微晶N层与轻掺非晶N层。 非晶硅PIN结构对于太阳光的吸收波段只是300-800nm，800nm以后波段的太阳光无法利用。所以，在非晶硅上继续沉积非晶硅锗薄膜，因为非晶硅锗的带隙较窄，可以延长太阳光谱的吸收波段，更多的利用太阳光，这样，产生的电量更高。 具体镀膜过程同非晶硅PIN，不同的是I层掺进了混氢气的锗烷。 4.激光划线二

非晶硅薄膜太阳能电池的优点

非晶硅薄膜太阳能电池的优点: 2009-01-13 20:29 非晶硅太阳能电池之所以受到人们的关注和重视,是因为它具有如下诸多的优点: 1.非晶硅具有较高的光吸收系数.特别是在0.3-0.75um 的可见光波段,它的吸收系数比单晶硅要高出一个数量级.因而它比单晶硅对太阳能辐射的吸收率要高40倍左右, 用很薄的非晶硅膜(约1um厚)就能吸收90%有用的太阳能.这是非晶硅材料最重要的特点,也是它能够成为低价格太阳能电池的最主要因素. 2. 非晶硅的禁带宽度比单晶硅大,随制备条件的不同约在1.5-2.0 eV的范围内变化,这样制成的非晶硅太阳能电池的开路电压高. 3.制备非晶硅的工艺和设备简单,淀积温度低,时间短,适于大批生产.制作单晶硅电池一般需要1000度以上的高温,而非晶硅电池的制作仅需200度左右. 4.由于非晶硅没有晶体硅所需要的周期性原子排列,可以不考虑制备晶体所必须考虑的材料与衬底间的晶格失配问题.因而它几乎可以淀积在任何衬底上,包括廉价的玻璃衬底,并且易于实现大面积化. 5.制备非晶硅太阳能电池能耗少,约100千瓦小时,能耗的回收年数比单晶硅电池短很多:

中国电子报：薄膜技术日趋成熟非晶硅电池主导市场 来源：中国电子报发稿时间： 2009-02-10 15:52 薄膜电池技术具有提供最低的每瓦组件成本的优势，将有望成为第一个达到电网等价点的太阳能技术。由于原材料短缺，在单晶硅和多晶硅太阳能电池的发展速度受到限制的情况下，新型薄膜太阳能电池发展尤为迅速。有资料显示，美国薄膜电池的产量已经超过了多晶硅和单晶硅电池的产量。薄膜技术会越来越成熟，在未来的市场份额中将大比例提升。据行业分析公司NanoMarkets预测，薄膜太阳能电池2015年的发电量将达到26GW，销售额将超过200亿美元，太阳能电池发电量的一半以上将来自薄膜太阳能电池。预计在未来薄膜电池市场中非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)三种电池将分别占到薄膜光伏市场的60%、20%和20%。 非晶硅/微晶硅电池是产业化方向沉积设备至关重要 在薄膜太阳能电池中，硅基薄膜电池发展最迅速，其中已实现大规模产业化的是非晶硅电池。提高电池转换效率和降低成本是当前非晶硅电池技术升级的主要任务。

非晶硅薄膜太阳能电池产品技术规格书

质量管理部 非晶硅薄膜太阳能电池组件技术规格书 编制： 审核： 批准： 发布日期：实施日期：

1 适用范围 1.1 本技术标准适用于非晶硅单节薄膜太阳电池组件系列产品 1.2 型号： -80，-85，-90，-95，-100，-105。 1.3 结构：a-Si 单节 Thin Film PV Module 2 产品结构 2.1 产品外形 2.1.1 长度：1300mm ± 1 mm 2.1.2 宽度：1100mm ± 1 mm 2.1.3 厚度：7.9mm ± 0.8 mm 电池组件的正面、侧面和背面如图 2-1 所示： 正面侧面背面 图2-1 电池的正面、侧面和背面示意图 2.2 产品组成 产品由TCO 导电玻璃、P-I-N 非晶硅薄膜、AZO 薄膜、Al 薄膜、NiV薄膜、引流條、汇流条、绝缘膜、PVB、背板玻璃、接线盒和导线等组成。 2.3 名词解释 2.3.1 引流条：即 Side Bus，材料为铝带，采用超声波焊接在背电极膜层上，其作用是将组件的正负极电流顺利引出。 2.3.2 汇流条：即 Cross Bus，材料为铜锡复合带，采用绝缘胶将其粘附在背电极膜层上，其作用是将引流条上的电流汇到接线盒。 2.3.3 接线盒：即 Junction Box，其作用是引出组件的正负极，同时起到防潮、防尘和密封功能。

3 产品规格 3.1 产品型号 3.1.1 -80，-85，-90，-95，-100，-105 系列 3.1.2 分类等级：80W、85W、90W、95W 、 100W和105W 六个等级。情况如下： 80W：77.5～82.5W 85W：82.6～87.5W 90W：87.6～92.5W 95W：92.6～97.5W 100W：97.6～102.5W 105W：102.6～107.5W 3.2 产品属性 表 3-1产品属性