异质结电池简介

异质结电池简介

HIT是Heterojunction with Intrinsic Thin－layer的缩写，意为本征薄膜异质结，因HIT已被日本三洋公司申请为注册商标，所以又被称为HJT或SHJ（Silicon Heterojunction solar cell）。1992年三洋公司的Makoto Tanaka和Mikio Taguchi 第一次成功制备了HIT（HeterojunctionwithIntrinsic ThinLayer）电池。日本Panasonic 公司于2009年收购三洋公司后，继续HIT电池的开发。

HIT电池结构，中间衬底为N型晶体硅，通过PECVD方法在P型a-Si和c-Si 之间插入一层10nm厚的i-a-Si本征非晶硅，在形成pn结的同时。电池背面为20nm厚的本征a-Si：H和N型a-Si：H层，在钝化表面的同时可以形成背表面场。由于非晶硅的导电性较差，因此在电池两侧利用磁控溅射技术溅射TCO膜进行横向导电，最后采用丝网印刷技术形成双面电极，使得HIT电池有着对称双面电池结构。

开路电压大的原因：除了掺杂浓度差形成的内建电池外；材料的禁带宽度的差别也会进一步增加电池的内建电势。

在电池正表面，由于能带弯曲，阻挡了电子向正面的移动，空穴则由于本征层很薄而可以隧穿后通过高掺杂的p＋型非晶硅，构成空穴传输层。同样，在背表面，由于能带弯曲阻挡了空穴向背面的移动，而电子可以隧穿后通过高掺杂的n＋型非晶硅，构成电子传输层。通过在电池正反两面沉积选择性传输层，使得光生载流子只能在吸收材料中产生富集然后从电池的一个表面流出，从而实现两者的分离。

最常见的是p型硅基异质结太阳能电池，其广泛应用于光伏产业，因为p 型硅片是常见的光伏材料且以p型单晶硅为衬底的电池接触电阻较低，但是由于硼和间隙氧的存在，使得以p型单晶硅为衬底的太阳电池有较严重的光照衰减问题。且由于c-Si(p)/a-Si(i/p)界面氢化非晶硅价带带阶（0.45ev）要比导带带阶大（0.15ev），n型硅基比p型硅基更适合双面异质结太阳能电池。

影响非晶硅电池转换效率和稳定性的主要因素有:透明导电膜、窗口层性质(包括窗口层光学带隙宽度、窗口层导电率及掺杂浓度、窗口层激活能、窗口层的光透过率)、各层之间界面状态(界面缺陷态密度)及能隙匹配、各层厚度(尤其i层厚度)以及太阳能电池结构等。非晶硅薄膜电池的结构一般采取叠层式或进行集成或构造异质结等形式。

HJT技术供应商主要有：KANEKA（得益于非晶硅薄膜领域多年的耕耘和技术积累，转换效率25.1%）、SUNPREME（运用Tandem串联结构和优化ITO等防反射材料，在印刷银线和镀铜两种工艺上的效率分别为22%和22.5%）、Roth&Rau （磁控溅射、全铝背电极、镀铜栅线、两次印刷、高的高宽比，转换效率可达到22.8%）。

Meyer Burger）于2014年11月正式开启其在瑞士的异质结太阳电池中试线；美国光伏安装商SolarCity在2014年9月宣布破土动工其位于纽约州的新1GWp 工厂，技术来源于其所收购的Silevo公司（赛昂电力）的隧道异质结型太阳电池；我国在“十二五”期间启动了基于中试水平的MW级薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池产业化关键技术的863项目，中科院电工所等承担相关研究工作。国内新奥集团、嘉兴上澎已实现异质结电池量产，国内其他企业如山西晋能集团、协鑫集成、天津中环、福建钧石等都在进行量产准备。

TCO层的制备：

透明导电膜在太阳能电池上主要用作电池的透明电极,有些还可同时作为减反射膜。不同透明导电膜的电学、光学以及结构等都不相同,亦对太阳能电池的光电特性和输出特性(如电池的内外量子效率、短路电流、开路电压、填充因子等)产生不同的影响。一般,在太阳能电池中对透明导电膜的要求是载流子浓度高、带隙宽度大、光电特性好、化学性质稳定、较低的电阻率、机械强度高以及优良的耐磨损性等。

溅射法：磁控溅射、离子束溅射等；蒸发法：热蒸发、离子束蒸发等；溅射法的工艺稳定性更好，制备薄膜的质量也较好。HIT电池中TCO层的作用：形成良好的欧姆接触，过渡金属－硅减少载流子平行硅片表面流动时的复合损耗，增加载流子的收集效率；起到钝化表面的效果。高迁移率的TCO薄膜是获得高J

SC 的关键。

不同衬底上沉积纳米TCO的表面反射率，利用倾斜角磁控溅射能够制备出纳米棒状TCO薄膜，并具有好的光学透过率和电学性能，具有应用在硅异质结太阳电池上的良好潜力。

非晶硅α-Si又称无定形硅：

非晶硅是一种直接能带半导体，它的结构内部有许多所谓的“悬键”，这些未呈键电子在电场作用下可产生电流，不需要声子的帮助因而非晶硅可以做得很薄。无定性硅不存在这种延展开的晶格结构，原子间的晶格网络呈无序排列。换言之，并非所有的原子都与其它原子严格地按照正四面体排列。由于这种不稳定性，无定形硅中的部分原子含有悬空键(dangling bond)。这些悬空键对硅作为导体的性质有很大的负面影响。然而，这些悬空键可以被氢所填充，经氢化之后，无定形硅的悬空键密度会显著减小，并足以达到半导体材料的标准。但很不如愿

的一点是，在光的照射下，氢化无定形硅的导电性能将会显著衰退，这种特性被称为SWE效应(Staebler-Wronski Effect)。解决这些问题的这径就是制备叠层太阳能电池，叠层太阳能电池是由在制备的p、i、n层单结太阳能电池上再沉积一个或多个P-i-n子电池制得的。

非晶硅的特点：

（1）较高的光吸收系数,在0.4~0.75μm的可见光波段,其吸收系数比单晶硅要高出一个数量级,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1μm厚)就能吸收约80%有用的太阳能；

（2）且暗电导很低,在实际使用中对低光强光有较好的适应,特别适用于制作室内用的微低功耗电源。

（3）禁带宽度比单晶硅大,随制备条件的不同约在1.5~2.0eV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。其光学带隙为1.7eV,使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感。

HIT电池中本征非晶硅层的作用：钝化硅片表面，减少Dit（界面态密度），增加电池的少子寿命；体硅电池中，硅片在未钝化前，表面复合速率一般大于1*105cm/s；氮化硅钝化后可降到1*103cm/s以下，效果很好时可降到102cm/s以下；此处钝化，降到了10cm/s以下。本征a-Si：H具有很好的钝化晶体硅表面缺陷的作用，极大地降低了晶体硅的表面复合，复合速率可降至3cm/s，确保了电池很高的开路电压。

异质结电池的内建电势与非晶层的掺杂和TCO均有关。

异质结电池来说，界面态特性(尤其是界面态密度)决定了电池的输出特性。

而界面态密度主要是由沉积在c-Si上的掺杂a-Si:H引入的。引入本征非晶硅层以后，掺杂层和衬底被分开了，因此问题得到解决。HIT结构的本质特征是使电池获得一个良好的界面，从而避免载流子的复合。钝化效果直接反映在少子寿命上，因此开展对本征非晶硅薄层钝化后硅片少子寿命的研究是制备高效HIT

电池的前提和关键。

(1)制绒清洗

目前主推的清洗流程主要有两种方式：RCA清洗和O3清洗。两种清洗各有优劣：RCA清洗方法能获得低金属杂质界面，但是引入氨水会导致表面粗糙度增加；而臭氧清洗的硅片表面粗糙度几乎不变，能获得比较平滑的表面，臭氧清洗还降低了化学试剂的使用量，大大降低了HJT电池清洗段的成本，但是相比于RCA清洗，利用O3清洗获得的衬底表面在理论上含有较多金属杂质现行HJT 电池用RCA清洗较多，日本松下1GW的HJT均采用RCA清洗。

(2)非晶硅沉积

现行的非晶硅沉积主要有两种工艺方法：HWCVD(热丝化学气象沉积)与PECVD。日本松下公司目前拥有的1GW产能均采用HWCVD沉积本征非晶硅与掺杂非晶硅，此类工艺优点是对界面轰击较小，薄膜质量较好，对硅片钝化较好，但是其劣势也比较明显，均匀性较差并且维护成本较高。PECVD现在主要

分为射频等离子体化学气相沉积(RFCVD)与甚高频等离子体化学气象沉积(VHFCVD)，两者差异只是在射频频率上。总的来说RFCVD沉积非晶硅均匀性较好，薄膜氢含量较高，但是沉积非晶硅薄膜悬挂键和Si-Si弱键较多，成膜质量不如VHFCVD，并且对硅衬底的轰击也强于VHFCVD。VHFCVD沉积非晶硅均匀性略差于RFCVD，但是薄膜质量较好，对衬底轰击较小，但是由于受制于等离子体驻波效应以及趋肤效应难以做成大面积chamber，因此VHFCVD的产能会受一定的限制。总的来说现行的技术方向是往PECVD，在PECVD领域越来越多的设备厂家开始开发VHFCVD，比如国内的上海理想能源设备有限公司以及美国应用材料。

制备的核心工艺是非晶硅薄膜的沉积，其对工艺清洁度要求极高，量产过程中可靠性和可重复性是一大挑战，目前通常用PECVD法制备。梅耶博格开发的HJT电池片整线工艺，只需六道工序便可生产出高效异质结电池片。其中所采用的核心设备为HELiAPECVD和HELiAPVD。HELiAPECVD采用PECVD（等离子体增强化学气相沉积法）在硅片正面和背面沉积非晶硅膜层。HELiAPVD采用PVD（物理气相沉积）溅射法在硅片正面和背面沉积TCO膜层。随后，通过丝网印刷完成双面无主栅金属化，耗银量极低。

本征掺杂层

特征PECVD HWCVD

生长速率慢快

生长面积大小

生长均匀性好较差

薄膜质量较好更好

工艺稳定性好较差

工艺成熟度成熟发展阶段

瑞士的光伏设备制造专业公司INDEOtec SA新一代异质结太阳能电池PECVD 工艺设备成功获得弗劳恩霍夫太阳能系统研究所和沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的设备认证。使用专有“镜像反应器”概念，避免了硅片沉积顶部和底部之间的翻转，消除了污染问题，提供了高水平产量，保持了HJ电池高转化效率。

(3)TCO制备工艺流程

沉积HJT电池TCO薄膜的方法主要有两种：RPD(反应等离子体沉积)和PVD(物理化学气象沉积)。RPD工艺主要是采用日本住友重工RPD设备匹配自己生产的IWO(氧化铟掺钨)靶材制备IWO透明导电薄膜，该方法相对于传统PVD工艺制备ITO效率上0.5-1%的优势。

现在日本松下公司的1GW电池均采用RPD工艺。由于RPD工艺采用蒸发

镀膜对硅衬底轰击较小，并且制备的IWO导电薄膜在电学性能上明显优于PVD 工艺制备的ITO薄膜，并且IWO薄膜功函数高于ITO薄膜，总的来说与非晶P 层匹配较好，总的来说效率上RPD工艺发制备的IWO薄膜完胜PVD工艺制备的ITO。PVD工艺主要采用直流磁控溅射制备TCO，现在HJT电池采用PVD

工艺制备的TCO一般是ITO，但是由于PVD工艺带来了粒子高轰击，损伤较大，同时ITO光电学性能差于IWO导电薄膜。由于住友重工持有RPD设备与IWO 靶材两项专利限制了该技术的发展，而PVD技术已经较为成熟，并且设备较为便宜且产能较大。现在PVD技术由于受制于材料ITO本身光电学性能较差，所以该法短期之内难以取代RPD工艺，但是这两年出现了一些使用PVD法制备的新种类的TCO薄膜，在综合性能上拉近了与IWO的差异，如果基于PVD技术

的TCO材料获得突破，PVD制备TCO将是HJT电池的发展方向。

(4)丝网印刷

丝网印刷工艺是制作太阳能电池电极最常用的方法，而且就HJT电池电极的工艺流程而言，其与传统晶体硅电池差异较小，均采用普通的钢丝复合网，具

体的网版相关参数也基本一致。但是HJT电池正背面的网版在细栅线条数会有一些差异，一般背面细栅线条数是正面的两倍左右。

HJT电池与传统晶硅电池与一般的N型电池在工艺上有一项主要差异，在于须采用低温工艺来进行镀膜；而这道手续也对HJT电池的品质影响甚大。一家台系设备厂对EnergyTrend表示，HJT电池在生产时，需透过RPD设备将金属化透明导电层透过轰击方式镀在非硅结构上。RPD设备最早由日厂三阳所研发，已获得在异质结技术深耕20年的日商Panasonic采用。

而台系设备厂的RPD设备可利用低功率、长时间的蒸镀方式进行柔性镀膜，轰击能量低，避免电池在镀膜的轰击过程中毁损表面薄膜或产生破片。这种方式亦可使金属膜层的致密度和开路电压也更高，创造更优良的导电性，提高电池的转换效率。

HIT浆料：

贺利氏推出了为HJT度身定制的SOL560和SOL570系列低温银浆，全力支持这些技术供应商从提高效率和降低成本两方面开发了一系列的新型工艺,从而一步步的推进HJT高效电池的大规模产业化。

丝网印刷工艺是制作太阳能电池电极最常用的方法，而且就HJT电池电极的工艺流程而言，其与传统晶体硅电池差异较小，均采用普通的钢丝复合网，具体的网版相关参数也基本一致。但是HJT电池正背面的网版在细栅线条数会有一些差异，一般背面细栅线条数是正面的两倍左右。

HJT电池丝印与常规晶体硅的差异主要体现在银浆上，低温银浆是通过树脂包裹银颗粒与TCO接触隧穿导电，银颗粒之间在固化后也能通过隧穿导电，低温银浆固化(烧结)温度一般在200°C左右。

丝印后的HJT电池存在的主要问题是主栅拉力较低，现在晶体硅电池的拉力一般需要大于2N，而HJT电池一般要求拉力大于1N。拉力是由银浆里树脂决定的，树脂越多拉力越好，但是银浆电阻率反而会越高。所以低温银浆的拉力和电阻率关系是此消彼长，银浆的性能可以通过拉力和电阻率进行综合评价。将细栅与主栅分开印刷比较适合HJT电池，细栅选用低电阻率银浆，主栅选取高拉力银浆，这样就能实现在提高了主栅的拉力的同时也获得了较低的线电阻和接触电阻。

3、HIT电池优势和特点

HIT电池具有发电量高、度电成本低的优势，具体特点如下：

（1）无PID现象由于电池上表面为TCO，电荷不会在电池表面的TCO上产生极化现象，无PID现象。同时实测数据也证实了这一点。

（2）低温制造工艺HJT电池所有制程的加工温度均低于250℃，避免了生产效率低而成本高的高温扩散制结的过程，而且低温工艺使得a-Si薄膜的光学带隙、沉积速率、吸收系数以及氢含量得到较精确的控制，也可避免因高温导致的热应力等不良影响。这种技术不仅节约了能源，而且低温环境使得a＿Si：H基薄膜掺杂、禁带宽度和厚度等可以较精确控制，工艺上也易于优化器件特性；低温沉积过程中，单品硅片弯曲变形小，因而其厚度可采用本底光吸收材料所要求的最低值（约80μm）；

（3）高效率

HJT电池一直在刷新着量产的电池转换效率的世界纪录。HJT电池的效率比P 型单晶硅电池高1-2%，而且之间的差异在慢慢增大。

（4）高光照稳定性

同时HJT电池采用的N型硅片，掺杂剂为磷，几乎无光致衰减现象。甚至在光照下效率有一定程度的增加，上海微系统所在做HIT光致衰减实验时发现，光照后HIT电池转换效率增加了2.7％，在持续光照后同样没有出现衰减现象。日本CIC、瑞士EPFL、CSEM在APL上的联合发表证实了HIT电池的光致增强特性。

（5）对称结构适于薄片化

HIT电池的厚度薄，可以节省硅材料；低温工艺可以减少能量的消耗，并且允许采用廉价衬底；HIT电池完美的对称结构和低温度工艺使其非常适于薄片化，上海微系统所经过大量实验发现，硅片厚度在100－180μm范围内，平均效率几乎不变，100μm厚度硅片已经实现了23％以上的转换效率，目前正在进行90μm硅片批量制备。电池薄片化可以降低硅片成本，其应用也可以更加多样化。

（6）低温度系数

HIT电池的温度稳定性好，与单晶硅电池－0.5％／℃的温度系数相比，HIT 电池的温度系数可达到－0.25％／℃，使得电池即使在光照升温情况下仍有好的输出。高温环境下发电量高，在一天的中午时分，HIT电池的发电量比一般晶体

硅太阳电池高出8－10％，双玻HIT组件的发电量高出20％以上，具有更高的用户附加值。

（7）低成本

高效率使得在相同输出功率的条件下可以减少电池的面积，从而有效降低了电池的成本。HIT是非常好的双面电池，正面和背面基本无颜色差异，且双面率（指电池背面效率与正面效率之比）可达到90％以上，最高可达96％，背面发电的优势明显。

目前HIT产品的量产难点主要包括以下几方面：

（1）高质量硅片：相较常规N型产品，HIT电池对硅片质量有更高的要求，需要谨慎选择硅片供应商。

（2）制绒后硅片表面洁净度的控制：HIT电池对硅片表面洁净度要求非常高，需要平衡硅片清洗洁净程度和相关化学品以及水的消耗。

（3）各工序Q－time控制：HIT电池在完成非晶硅镀膜之前，对硅片暴露在空气中的时间以及环境要求比较严苛，需要注意各工序Q－time的控制。

（4）生产连续性对于TCO镀膜设备的影响：TCO镀膜必须保证连续投料，否则良率和设备状况都会受到影响，尤其在产线刚投产时，保持生产连续性是一大挑战。

（5）高粘度浆料的连续印刷稳定性：在HIT电池制备过程中，浆料粘度大导致的虚印断栅现象较多，需要数倍于常规产线的关注。

（6）焊带拉力的稳定性：拉力稳定的窗口窄，双玻双面发电的组件结构进一步增加了电池串联的难度。

自20世纪80年代以来，松下一直在探索异质结电池的可能性，最近在生产成本方面取得的进步以及一系列创纪录的性能产量已经引起人们对该技术的关注。据报道，异质结电池和组件生产不能在低于180°C的温度下进行，硅晶片电池和主栅线连接技术常见的异质结电池和组件生产已成为开发该技术的重大障碍。

“HIT相对PERC来说成本仍较高，主要体现在设备、银浆、TCO导电玻璃方面，等到HIT产能上升到一定高度后，这些成本都会有很大的下降。若短期内HIT量产效率能达到23-24%，即便价格比PERC高出10-15%，由于其高效率等特

点，总体来说还是有一定的优势。”上海华东理工大学教授、日本原松下PV事业部长木山精一博士表示。

2014年，钧石能源开始在高效单晶异质结（HDT）太阳能电池技术的研发中取得重大突破，并于2017年启动了福建莆田HDT高效太阳能电池项目。

据福建钜能电力有限公司常务副总经理张茂斌介绍，从产能上看，目前真正上GW级的HDT产线我们是全中国第一个；生产技术部分，我们和同类产品像松下，几乎在同一个水平上，可以说挤入全球前三名是没问题的；在成本部分，因为核心设备是我们自主开发的再加上我们制程比松下可能还短些，整体在成本上的优势非常明显，我们初步预测可能会比松下在成本上低50%左右。

山西晋能科技一直致力于HJT高效异质结电池的研发生产，并已于2017年5月份宣布投产。目前，晋能科技HJT电池量产平均效率达23.27%，量产最高效率可达24.04%。在未使用半片、MBB等组件提效技术前提下，量产60片单面组件最高功率达到332.6W，组件双面性达89.61%，并有望在2018年年底实现24%的电池量产平均效率。自2017年7月HJT实现批量出货以来，产品良率始终保持高位水平。今年3月份测试分选显示，HJT良率已突破97.42%。

同时，由于其具备双面发电特性，在不同的应用环境中发电量有8%-20%的增加。与普通高效组件相比，整体发电量提升44%。晋能的目标是三年内将HJT 组件的量产成本降至每瓦0.4美元，为促进光伏度电成本进一步下降、大幅提升电站项目整体收益奠定了良好开局。

2018年5月，通威太阳能与上海微系统所、三峡资本共同合作研发成功最高效的硅基异质结SHJ太阳能电池，并应用在通威太阳能自主研发的高效组件上。这是业内首次将SHJ电池与叠瓦双玻组件技术结合,在三方研发团队的努力下,攻克一系列技术难题，最终成功的开发出了第一片SHJ叠瓦双玻组件。

日托光伏接手德鑫后，计划将其现有常规生产线部分升级改造为MWT电池生产线，并将投资新建1GW的“MWT+PERC”超高效电池生产线，使其实现产能和技术同步升级，产品质量和成本上达到迭代优化。同时，日托光伏还将投资新建800MW的高效MWT背接触组件生产线，实现60片多晶电池组件平均功率300W以上，单晶组件平均功率320W以上的行业领先水平，成为行业内首家单、多晶产品均进入“光伏3.0时代”的超级领跑者企业。该新型SHJ电池叠瓦组件

功率经成都国家光伏产品质量监督检验中心检测认证，组件正面发电输出功率高达442W，组件转换效率高达21.7%,一举突破业界72版型组件功率世界纪录，成为国家“技术领跑者”中的技术领跑者。

“HIT的发展不是远期的事情，而是这一俩年的事情。”泰兴中智董事长彭德香同样表示了对HIT的看好。据介绍，中智目前HIT电池量产效率达22.6-22.8%，预计年底可达23%，2019年可达23.5-24%。由于SHJ具有超高双面率，双面率大于90%，在正常的反射光下,双面SHJ叠瓦组件高达500W，是有史以来最高的单片组件功率。

Meyer Burger称其智能连接技术可以在相当低的温度下被加工成组件。2013年，专注于光伏技术的瑞士半导体供应商迈耶汉堡推出了smartwire连接技术。SWCT连接技术的另一个特殊优势在于低温焊接，采用性价比很高的钎焊合金。原本的焊接材料成本很高，但梅耶博格成功调整了过来。低温焊接可以减小热应力，较其它串联技术具有明显优势，更何况双玻组件生命周期更长，衰减率更低。

该技术使用一种带有24根电线的箔线电极连接太阳能电池，据说可以将每个异质结组件的银用量减少一半以上，从而降低成本，降低制造商对不稳定的白银市场的依赖。

梅耶博格在全球各地实时而连续的HJT产品表现数据，从第三方收到的信息和反馈证明：在相同功率下，我们的HJT组件发电量较PERT组件高30%，较PERC 双面组件高30%，这完全符合我们的模拟结果。此外，配有HELiA PECVD工艺设备和SmartWire智能栅网连接技术（SWCT）的异质结（HJT）电池片生产线平均运行功率可达320瓦（最高335W）。SWCT连接技术对双玻组件和单玻组件都能适用。双玻组件有个很大优势：由玻璃取代背板，从而大大节省了银浆；

汉能薄膜副总裁徐晓华先生表示：“SHJ组件采用双玻加上丁基胶封边封装技术，具有极好的耐候性，寿命可达30年以上。

太阳能电池发展现状综述

太阳能电池发展现状综述 摘要：随着社会的发展，传统能源消耗殆尽,能源越来越收到重视。其中发展前景最为广阔的莫过于太阳能。太阳能绿色环保，因此逐渐受到了人们的普遍重视。太阳能已成为新能源领域最具活力的部分，世界各国都致力于发展太阳能。本文主要阐述了太阳能电池的发展历程，太阳能电池的种类，太阳能电池的现状以及发展前景. 关键词：太阳能电池；太阳能电池种类；发展现状； Narration on the Current Situation of Solar Battery Abstract:With the development of society, traditional energy will be used up in a short time.Eneygy are being payed more and more attention.And the solar energy is the most promising.Because of its’environmental protection,it gets widespread attention. Solar energy has become the most vibrant part among the new energy field,and all countrise tried their best to develop solar energy.This article mainly explains the development of solar battery,the types of solar battery,curent situation of solar battery and its’ prospect. Key Words:solar battery; types of solar battery; curent situation of solar battery 1引言 随着经济的发展，能源的重要性日趋凸显。但是石油、煤等不可生起源消耗殆尽，人们开始探索新的能源。太阳能取之不尽用之不竭，因此受到了人们的亲睐。在太阳能电池领域中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域[1]．太阳能电池的研制和开发日益得到重视．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的光电子转化反应。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一V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；③纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：①半导体材料的禁带不能太宽；②要有较高的光电转换效率；③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。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料[2]．这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因. 本文简要地综述了太阳能电池发展进程，太阳能电池的种类，以及发展现状，并讨论了太阳能电池的发展趋势。 2太阳能电池现状及其前景

异质结太阳能电池综述

异质结太阳能电池研究现状 一、引言： 进入21世纪，传统的化石能源正面临枯竭，人们越来越认识到寻求可再生能源的迫切性。据《中国新能源与可再生能源发展规划1999白皮书统计，传统化石能源随着人们的不断开发已经趋于枯竭的边缘，各种能源都只能用很短的时间，石油：42年，天然气：67年，煤：200年。而且，由于大量过度使用这些能源所造成的环境污染问题也日益严重，每年排放的二氧化碳达210万吨，并呈上升趋势，二氧化碳的过度排放是造成全球气候变暖的罪魁祸首；空气中大量二氧化碳、粉尘含量已严重影响人们的身体健康和人类赖以生存的自然环境。正是因为这些问题的存在，人们需要一种储量丰富的洁净能源来代替石油等传统化石能源。而太阳能作为一种可再生能源正符合这一要求。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，若把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量就可达5.6×1012千瓦小

时。而我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年1700亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的前景非常广阔。在太阳能的有效利用中,太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。太阳能电池的研制和开发日益得到重视。本文简要地综述了各种异质结太阳能电池的种类及其国内外的研究现状。 二、国外异质结太阳能电池 1、TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池 2005年5月份，Kohshin Takahashi等发表了TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池，电池结构如图1。 图1 ITO/PEDOT:PSS/CuPc/PTCBI/Al结构太阳能电池 简图 图2 TCO/TiO2/P3HT/Au电池结构示意图 同时采用了卟啉作为敏化剂吸收光子，产生的电子注入

异质结电池项目可行性研究报告

异质结电池项目可行性研究报告 xxx实业发展公司

摘要 光伏行业的发展具备两大推动力：政策波动以及技术进步。从全 球来看，光伏行业发展的周期性波动主要受政策驱动。从中国来看， 中国光伏产业的崛起离不开技术进步的推动。 异质结是光伏行业的第五次技术革命。后PERC时代：1）在PERC 的基础上进行持续的工艺改进，称之为“PERC+”技术；2）对PERC工 艺进行了颠覆的异质结电池，这类技术的优势是光电转换效率高，代 表行业下一代技术的发展方向。 相较于传统电池，异质结电池生产工艺步骤大幅减少，主要工艺 仅4步，分别为制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO制备、电极制备，对应设备为制绒机、HWCVD/PECVD、PVD/RPD、丝网印刷+烧结炉。 非晶硅薄膜沉积为异质结生产核心工艺，设备为等离子化学气相 沉积（PECVD）、热丝化学气相沉积（Cat-CVD/HWCVD）等。非晶硅沉 积设备主流供应商包括1）海外供应商：美国应用材料、瑞士梅耶博格、韩国周星、日本真空等；2）国内供应商：国内理想能源在该领域具备 较强竞争力，钧石实现设备自供，捷佳伟创、迈为股份等也正积极布 局该领域。

2018年以来宣布的异质结重要新建项目，包括爱康集团5GW高效 异质结电池项目，预计总投资为106亿元；钧石5GW异质结太阳能电 池制造基地，其中一期规划2GW；山煤国际与钧石签订合作协议，双方共建10GW异质结太阳能电池生产基地等。此外，近期动工的项目包括 晋锐5GW，规划投资125亿元；东方日升2.5GW项目，投资额33亿元等。 海外异质结电池产能规划约4.56GW，其中，已投产项目约1.76GW。海外方面，产能主要集中于日本Panasonic、美国SolarCity等。近日，全球光伏设备龙头梅耶博格宣布，已与北美一家太阳能电池制造企业 签订异质结核心设备重要合同，合同金额约7亿元人民币，彰显海外 扩张节奏也有所提速。 基于以下假设对HJT设备市场空间进行测算：1）考虑到下游装机 需求，假设2019-2022年全球光伏电池片产能年均增速为15%；2）基 于2019年HJT预计扩产计划1.5GW；参考PERC产能在2016-2018年新增10GW、20GW、30GW，假设2020Q3异质结设备降本及银浆国产化进度如预期，即到2020Q3年异质结将迎来第一波扩产高潮，假设2020-2022年HJT新增产能为10GW、20GW、30GW。3）长期来看，预计2025 年异质结扩产高点将达到100GW。一方面，2019年PERC扩产达到45GW，

高效异质结太阳能电池产业化观察

高效异质结太阳能电池产业化观察 1异质结电池的技术前景及产业政策 1.1技术前景 从最新的市占率预测来看，异质结（简称HIT，SHJ，SJT等）电池在10年内都将是小众市场，预计5年内市占率在5%-7%之间。按照2016年72GW（中国53GW）的全球出货量和15%的平均增长率，5年后的2022年将达到144GW（中国106GW）的年全球出货量，其中HIT技术产品占7-10GW（中国5-7GW）。 图1.晶硅电池技术市占率预测 目前国际和国内布局HIT电池技术的厂商及其产能情况如下： 生产商电池效率产能产业规划 松下22.50% 1GW 因日本产业链不完善，成本居高不下。 上澎21.80% 40MW 国内运营最长的1条量产线，计划扩产至120MW。 新日光22.00% 50MW 2017年底扩张到50MW，目标23%效率。 新奥21.60% 80MW 产能陆续扩张中，计划到400MW 赛昂21.50% 30MW 被Solarcity收购，在美国有1GW电池规划。 国电21.50% 80MW 被中环收购，有1GW扩产计划。 钧石22.50% 100MW 总产能规划600MW，目前一期调试中。 中智22.00% 200MW 规划1.2GW产能，目前2条线轮调中。 晋能--- 100MW 规划2GW产能，设备采购中。 汉能--- 60MW 规划600MW产能。 表1.HIT电池主要厂商及其产能情况统计

按照上表给出的产能计算，未来5年内全球HIT电池产能将达到8GW左右，其中大陆产能占绝对多数，约为7GW。另外，国电投、亿晶光电、合金盛等公司也在计划上马HIT电池技术，实际产能可能会更大。 从以上分析来看，业内业已进入的HIT厂家几乎将全球HIT产品的市场瓜分殆尽。新入者必须在着力产品研发的同时，努力挖掘HIT的应用市场。鉴于HIT技术的成本较高，高昂的产品售价必将令市场开拓存在巨大的困难，其可能的市场领域包括：美日欧等发达市场需求、中国超级领跑者项目、新能源汽车领域、其他高效产品应用领域。 1.2 技术路线图 图2.2017年最新的晶硅电池效率路线图 从最新的电池效率路线图来看，HIT电池技术处于排名第二的高效晶硅技术，仅次于IBC技术。但HIT电池的效率与P型PERC、N型PERT的效率差异没能显著拉开（高1%），鉴于P 型PERC技术的规模化应用正在急速扩张之中，而HIT电池技术的产业配套尚有很多需要完善。

太阳能电池的发展历史

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f08831211.html, 太阳能电池的发展历史 作者：张金晶 来源：《商情》2016年第26期 【摘要】相对于风能、地热能、生物能和潮汐能等新能源，太阳能以污染小、可利用率高、资源分布广泛和使用安全可靠等优点，成为最具有发展前景的能源之一。目前，随着太阳能电池制备技术的不断完善，其技术的开发应用已经走向商业化、大众化，特别是一些小功率、小器件的太阳能电池在一些地区都已经大量生产而且广泛使用。所以谁先开发光电转换效率高、制备成本低的太阳能电池就能在将来的市场抢占先机。 【关键词】太阳能单晶硅薄膜电池 引言：随着社会的飞速发展，能源是影响当今社会进步的重要因素，但是现阶段人类社会发展大部分还是依靠化石能源提供能量。可是化石能源分布极不均衡，并且不可再生，而且燃烧化石能源带来的环境污染、雾霾气候和温室效应严重影响到了人类社会的可持续发展。然而太阳能是一种可再生清洁能源，可以提供充足的能量供人类使用，因此开发新能源，是人类社会薪火相传，世代相传的重要保证。 此外，不可再生能源的过快消耗对当今的环境形势提出了新的挑战。例如如何解决温室效应，臭氧空洞等问题。有限的化石能源以及在开发利用不可再生能源的过程中出现的负面影响，不仅阻碍了人类经济的飞速发展，而且还严重影响到社会的可持续发展。因此，发展一种新型能源已然成为世界各国提升自己综合国力和倡导能源发展的一个重要手段。 1. 第一代太阳能电池 第一代太阳能电池是发展时间最久，制备工艺最为成熟的一代电池，一般按照研究对象我们将其可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅电池。按照应用程度来说前两者单晶硅与多晶硅在市场所占份额最多，商业前景最好。 单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。从单晶硅太阳能电池发明开始到现在，尽管硅材料有各种问题，但仍然是目前太阳能电池的主要材料，其比例约占整个太阳电池产量的90%以上。我国北京市太阳能研究所从20世纪90年代起开始进行高效电池研究，采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术，使单晶硅太阳能电池的效率达到了19.8%。多晶硅太阳能电池的研究开发成本较低，稳定性也比较好，这两大优势引起了科研工作者的注意。其光电转换效率随着制备工艺的成熟不断提高，它达到的最高的光电转换效率为21.9%，但是它的电池效率在目前的太阳能电池中仍处于一般水平。 2.第二代太阳能电池

c-Si异质结结构太阳能电池设计分析(精)

a -S i /c -S i 异质结结构太阳能电池设计分析 * 林鸿生马雷 (中国科学技术大学物理系 , 合肥 , 230026 2001-09-10收稿 , 2002-01-14收改稿 摘要 :通过应用 S c h a r f e t t e r -G u m m e l 解法数值求解 P o i s s o n 方程 , 对热平衡态 a -S i /c -S i 异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析 , 着重阐述在 a -S i /c -S i 异质结太阳能电池中嵌入 i (a -S i :H 缓冲薄层的作用 , 指出采用嵌入 i (a -S i :H 缓冲薄层设计能有效增强光生载流子的传输与收集 , 从而提高 a -S i /c -S i 异质结太阳能电池的性能 , 同时还讨论 p + (a -S i :H 薄膜厚度和 p 型掺杂浓度对光生载流子传输与收集的影响 , 而高强度光照射下模拟计算表明 , a -S i /c -S i 异质结结构太阳能电池具有较高光稳定性。关键词 :异质结太阳能电池 ; 牛顿-拉普森解法 ; 氢化非晶硅隙态密度 ; 载流子收集中图分类号 :T M 9 14. 42文献标识码 :A 文章编号 :1000-3819(2003 04-470-06 A n a l y s i s o f t h e D e s i g nf o r a -S i /c -S i H e t e r o j u n c t i o n S t r u c t u r e S o l a r C e l l s L I N H o n g s h e n g MA L e i

异质结发展现状和原理

异质结发展现状及原理 pn结是组成集成电路的主要细胞。50年代pn结晶体管的发明和其后的发展奠定了这一划时代的技术革命的基础。pn结是在一块半导体单晶中用掺杂的办法做成两个导电类型不同的部分。一般pn结的两边是用同一种材料做成的(例如锗、硅及砷化镓等)，所以称之为“同质结”。如果把两种不同的半导体材料做成一块单晶，就称之为“异质结“。结两边的导电类型由掺杂来控制，掺杂类型相同的为“同型异质结”。掺杂类型不同的称为“异型异质结”。另外,异质结又可分为突变型异质结和缓变型异质结,当前人们研究较多的是突变型异质结。 1 异质结器件的发展过程 pn结是组成集成电路的主要细胞,50年代pn结晶体管的发明及其后的发展奠定了现代电子技术和信息革命的基础。 1947年12月,肖克莱、巴丁和布拉顿三人发明点接触晶体管。1956年三人因为发明晶体管对科学所做的杰出贡献,共同获得了科学技术界的最高荣誉——诺贝尔物理学奖。 1949年肖克莱提出pn结理论,以此研究pn结的物理性质和晶体管的放大作用,这就是著名的晶体管放大效应。由于技术条件的限制,当时未能制成pn结型晶体管,直到1950年才试制出第一个pn结型晶体管。这种晶体管成功地克服了点接触型晶体管不稳定、噪声大、信号放大倍数小的缺点。 1957年,克罗默指出有导电类型相反的两种半导体材料制成异质结,比同质结具有更高的注入效率。 1962年,Anderson提出了异质结的理论模型,他理想的假定两种半导体材料具有相同的晶体结构,晶格常数和热膨胀系数,基本说明了电流输运过程。

1968年美国的贝尔实验室和苏联的约飞研究所都宣布做成了双异质结激光器。 1968年美国的贝尔实验室和RCA公司以及苏联的约飞研究所都宣布做成了GaAs—AlxGal—。As双异质结激光器l；人5)．他们选择了晶格失配很小的多元合金区溶体做异质结对． 在70年代里，异质结的生长工艺技术取得了十分巨大的进展．液相夕随(LPE)、气相外延(VPE)、金属有机化学气相沉积(MO—CVD)和分子束外延(MBE)等先进的材料生长方法相继出现，因而使异质结的生长日趋完善。分子束外延不仅能生长出很完整的异质结界面，而且对异质结的组分、掺杂、各层厚度都能在原子量级的范围内精确控制。 2 异质结的结构、原理、 异型异质结 两块导电类型不同相同的半导体材料组成异质结称为异型异质结，有pN和Pn 两种情况，在这里只分析pN异质结。两种材料没有接触时各自的能带如图所示。接触以后由于费米能级不同而产生电荷转移，直到将费米能级拉平。这样就形成了势垒，但由于能带在界面上断续，势垒上将出现一个尖峰．如图3．2m。我们称这一模型为Anderson模型。

(完整版)钙钛矿太阳能电池研究综述

钙钛矿太阳能电池 引言 21世纪以来，人口急剧增长，能源和环境问题日益明显。目前，人们主要消耗的是不可再生能源，例如煤、天然气、石油等化石燃料。而未来人类还需大量的能源，故人类正在积极开发新能源。 而太阳能具有清洁、无污染、分布广并且能量充分，是目前广大科研人员的研究重点。而光伏为开发太阳能的主要对象，主要其具有安全、清洁、成本低廉等优点。目前，市场上主要为第一代硅基太阳能电池，大约占了90%，其余的约10%被CdTe和GIGS为代表的第二代薄膜太阳能电池所占据。然而，硅基太阳能电池在原材料和制造上，其成本都比较高，工艺较复杂。因此，人们正在努力开发高效率、低成本的新型太阳能电池。如钙钛矿太阳能电池[1]。 近年来，钙钛矿太阳能电池由于光电效率高，工艺简单等一些优异性能而受到人们的广泛关注。现如今广大研究人员正在大力研究，开发钙钛矿太阳能电池，其光电转化效率正在不断突破、提高，有可能达到甚至超过单晶硅太阳电池（25.6%）的水平。其中钙钛矿太阳能电池的光电转化效率被证实已达到了20. 1%[2]，这项重大的成就于2013 年度，成功被Science 评选为十大科学突破之一[3]。 一钙钛矿太阳能电池的发展历程 人们从十年以前就开始研究钙钛矿型结构化合物，刚开始由于其具有优异的光子传导性以及半导体特性，而被应用于薄膜晶体管和有机发光二极管中。[4] 2009 年，Miyasaka 等[5]首先制得钙钛矿结构的太阳能电池，它主要是以 CH3NH3PbBr 3和CH 3 NH 3 PbI 3 为光敏化剂。这成功地跨出了钙钛矿太阳能电池发展的 第一步，也为钙钛矿太阳能电池发展奠定了重要的基础。 2011年，Park 等[6]以CH 3NH 3 PbI 3 为光敏化剂，通过改善工艺及优化原料组 分比，成功制备了光电转化效率为6. 54%的钙钛矿太阳能电池，其结构和性能得到了一定的提升。

太阳能电池发展现状及存在的主要问题

太阳能电池发展现状及存在的主要问题 晨怡热管2008-10-17 23:05:45 一、2005年国际太阳能电池产业发展情况 2005年，世界太阳能电池总产量1656MW，其中日本仍居首位，762M W，占世界总产量的46％，欧洲为464M W，占总产量的28％，美国156M W，占总产量的9％，其他274MW，占总产量的17％。 2004年全球前14位太阳能电池公司总产量达到1055MW，占当年世界总产量的88.3％，近五年来，日本Sharp公司一直领先，2004年产量达到324MW，见表1。

以2004年数据分析，各种太阳能电池中硅基太阳能电池占总产量的98％，晶体硅太阳能电池占总产量的84.6％，多晶硅太阳能电池占总量的56％，见表2。

2005年，世界光伏市场安装量1460M W，比2004年增长34％，其中德国安装最多，为837MW，比2004年增长53％，占世界总安装量的57％；欧洲为920MW，占总世界安装量的63％，日本安装量292M W，增幅为14％，占世界总安装量的20％；美国安装量为102MW，占世界总安装量的7％，其他安装量为146M W，占世界总安装量的10％。

至2005年全世界光伏系统累计安装量已超过5GW，2005年一年内投资太阳能电池制造业的资金超过10亿美元。现在，一个世界性的问题是制造太阳能的电池的硅原材料紧缺，尽管2005年全世界硅原材料供应增长了12％，但仍然供不应求，国际上长期供货合同抬价25％。持续的硅材料紧缺将对2006年太阳能电池生产产生较大的影响，预计2006年世界太阳能电池产量的增幅将不限制在10％左右。要解决硅材料的紧缺问题预计将需要5年以上的时间。 根据光伏市场需求预测，到2010年，全世界光伏市场年安装量将在3.2G到3.9GW之间，而光伏工业年收入将达到186美元到231亿美元。 日本和欧美各国都提出了各自的中长期PV发展路线图。 按日本的PV路线图（TV Roadmap 2030），到2030年PV电力将达到居民电力消耗的50％（累计安装容量约为100GW），具体的发展目标见表3和表4。

太阳能电池的发展与趋势

《物理演示实验》结课论文题目：太阳能电池的发展与趋势 学生姓名： 学号： 专业班级： 2013年 5月25日

摘要：现代社会应是节约型的社会，而社会生活也应是节约能耗的生活。而太阳能作为一种取之不尽的新型环保能源已成为世界各国世界上能源探究工作中的一个重要课题。是我国在经济目前状况下采取的较为简单、经济、环保、可靠的节能办法。近些年，随着我国经济的飞速发展、科技水平的快速提升，太阳能技术已逐渐普及、应用到各个行业领域乃至人们的生活中，而市面上也涌现出了大量的太阳能热水器、太阳能发电设备、太阳能照明器具等产品。其中，太阳能电池的应用，不仅充分发挥了太阳能技术环保、节能、可再生的特点，同时也有效满足了当代社会发展、科技进步的需求。本文就太阳能电池新发展的新概念及新的方向作简要的分析、探讨。 关键字：太阳能新能源太阳能电池 一、引言 太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成氦的核反应，并不断向宇宙空间辐射出巨大的能量，可以说是“取之不尽、用之不竭”的能源。地面上的太阳辐射能随时间、地理纬度、气候变化，实际可利用量较低，但可利用资源仍远远大于满足现在人类全部能耗及2100年后规划的能源利用量?。地球上太阳能资源一般以全年总辐射量[kJ/(m^2·年)]和全年日照总时数表示。就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量3．3×10^3～8．4×10^6 kJ/(m^2·年)之间，相当于2．4×10^4亿t标煤，属太阳能资源丰富的国家之一。全国总面积2／3以上地区年日照时数大于2200h，日照在5×10^6kJ/(m^2·年)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州资源稍差外，东部、南部及东北等其他地区为资源较富和中等区，所以在我国太阳能有很大的发展前景。 随着新型太阳能电池的涌现，以及传统硅电池的不断革新，新的概念已经开始在太阳能电池技术中显现，从某种意义上讲，预示着太阳能电池技术的发展趋势。通过对太阳能电池的发展背景、现状进行分析，可将太阳能电池发展的新概念、新方向归纳为薄膜电池、柔性电池、叠层电池、以及新概念太阳能电池。 二、太阳能电池概况 1、太阳能电池定义 太阳能电池就是把太阳光转化为电的一种器件，在一般的情况下（注意条件），太阳能电池 的效率随光强增加而增加的。再进一步说就是太阳能电池效率和安装地的综合气候条件有关系。2、太阳能电池的分类 不同的材料对光的吸收系数不同，禁带宽度也不同，量子效率自然也不同，电池效率自然也 不同了。一般来说，单晶硅/多晶硅对光的系数系数远小于非晶硅的，所以非晶硅太阳能电池厚度仅仅有单晶硅/多晶硅厚度的百分之一即可较好的吸收太阳光。另外理论上讲GaAs太阳能电池的极限效率要大于其他太阳能电池的极限效率，因为GaAs太阳电池的禁带宽度在1.4ev，和地面太阳光光谱能量的最值最为接近。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。硅是最理想的太阳能电池材料，这是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。在以上电池中单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，光电转化效率可达23.3%。随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。目前国际成本大规模生产技术的研究主要集中在多晶硅、大面积薄膜非晶硅、CdTe电池、CIS 电池的制造技术、III-V族化合物半导体高效光电池，非晶硅及结晶硅混合型薄膜光电池等方面。 三、太阳能电池发展综述 长期以来，世界各国在大力发展经济的同时，各行业领域的过度生产消耗了大量的能源，倘若继续按照此种趋势发展，在未来的五十年里，能源危机将是影响人类生活、阻碍社会进步的首要问题。目前，不同国家、地区、种类的全部能源中，能够使用的化石能源占90%以上，若是以现阶段世界各国的能源消耗状态发展到二十一世纪的中期，可供使用的能源储备、化石能源所占比例将减少近50%，之后的能源需求必将是以可再生能源、核能为主。基于此种趋势，预计到2100年，在人类所使用的能源中，可再生资源将占有30%以上。可供开发、使用的可再生能源主要有地热能、生

有机体异质结太阳能电池的数值分析

有机体异质结太阳能电池的数值分析 邢宏伟　彭应全 　杨青森　马朝柱　汪润生　李训栓 (兰州大学物理科学与技术学院,兰州　730000)(2008年1月20日收到;2008年4月15日收到修改稿) 介绍了一种有机体异质结太阳能电池的数值模拟方法,模型使用Onsager 提出的成对复合理论,并结合了完善的无机半导体理论而提出来的,其结果与实验结果符合较好,证明了模型的正确性.在此基础上分析了器件的内建电场与工作温度对器件性能的影响,以及影响器件光电流的主要因素. 关键词:有机太阳能电池,体异质结,数值分析 PACC :8630J ,7115Q ,7125 通讯联系人.E 2mail :yqpeng @https://www.wendangku.net/doc/f08831211.html, 11引言 有机太阳能电池利用有机半导体薄膜作为光电活性介质,由于具有容易加工、价格低廉并能制作大面积柔性器件等优点而备受关注.自从人们发现处于基态非简并态的共轭聚合物与富勒烯之间有光诱导电子转移发生以来, [1,2] 这些材料已经被考虑应用 于制作大面积的可折叠的太阳能电池.体异质结(BH J )结构太阳能电池与传统双层异质结太阳能电池相比,克服了几何界面的影响,即只有在pn 结附近吸收的光子才对光电流有贡献 [3,4] ,而是将电子受体材料和给体材料混合形成可传输电荷的渗透网格,从而大幅度提高了短路电流值 [5,6] .太阳能电池 的转换效率接近5%,使其比双层结构有更大的开发前途,因此被认为是光伏器件的主要发展趋势[7] . 体异质结太阳能电池吸收光子产生光电流的主要机理是给体材料和受体材料接触面处吸收光子产生激子,在接近给体2受体接触面的区域的激子扩散同时以极快的速度分离为成对出现的给体里的空穴和受体里的电子 [8,9] .但是由于有机材料的介电常量 (εr =2— 4)与无机材料相比较低,使得激子没有像无机半导体中马上分离成电子和空穴,而是牢牢的被库仑力约束在一起.为了产生光电流,激子必须分离成能够自由移动的载流子,并在完全复合成为基态激子之前,移动至电极,被电极俘获,这样才能形 成光电流. 本文以Onsager [10] 的成对复合理论和较完善的 无机半导体相关理论为基础,研究有机体异质结太 阳能电池的数值模型.该模型包含了载流子的产生、复合、漂移和扩散等重要物理机理.模型的数值计算与实验结果符合较好. 21理论与模型 有机体异质结太阳能电池器件通过金属2有机 半导体2金属的图像来描述,其能级分布及电子与空穴传输如图1所示.半导体材料的导带底和价带顶分别是受体物质最低未占据分子轨道(LUMO )和给体物质的最高占据分子轨道(H OMO ).受体的LUMO 与给体的H OMO 的能量之差为其带隙(E gap ).电子与空穴的复合用Langevin 提出的双分子复合理论来 表述[11] .由于器件有机层非常薄(100nm 左右),我们假定器件中吸收光子产生激子的产生速率(G max )是相同的. 自由电荷载流子的产生可分为两个阶段,如图2所示:首先,给体内有机层吸收光子产生束缚电子空穴对(激发态激子).激子的结合能大约为012—110eV ,高于相应的无机半导体激发产生的激子的结合能,所以不会像无机半导体激子可以自动离解形成自由移动的电子和空穴,而是需要电场驱动激子才能离解.在给体2受体的界面处电场较大,激子比较容易离解.可以看出,在有机体异质结太阳能电 第57卷第11期2008年11月100023290Π2008Π57(11)Π7374206 物　理　学　报 ACT A PHY SIC A SI NIC A V ol.57,N o.11,N ovember ,2008 ν2008Chin.Phys.S oc.

异质结电池专题报告

异质结电池专题报告

目录 1. HIT 电池性能优异，商业化节奏提速 (3) 1.1 HIT：一种非晶硅与晶硅材料相结合的高效电池技术 (3) 1.2 商业化节奏提速，多家公司进入HIT 领域 (5) 2. 转换效率提升空间大，HIT 有望成为下一代主流技术 (7) 2.1 “补贴退出+政策引导”推动电池技术向高效化迭代 (7) 2.2 HIT 转换效率优势明显，有望替代PERC 成为下一代主流技 术 (13) 2.3 可叠加其他高效电池技术，转换效率提升空间大 (15) 3. 工艺流程大幅简化，设备国产化速度加快 (19) 3.1 HIT 制备工艺仅需四步，非晶硅/TCO 薄膜沉积设备壁垒较 高 (19) 3.2 制绒、清洗：RCA/O3，YAC 为主要设备供应商 (24) 3.3 非晶硅膜沉积：PECVD/HWCVD，HIT 电池制备的核心环节 (27) 3.4 TCO 膜沉积：PVD/RPD，短期内PVD 是主流 (30) 3.5 电极金属化：丝网印刷/电镀铜，丝网印刷国产化程度高.. 32

4. 浆料环节成本下降空间大，低温银浆、靶材技术壁垒较高 (36) 4.1 低温银浆、靶材在浆料成本中占比较高 (36) 4.2 低温银浆：国产化及电极工艺进步是降本关键 (38) 4.3 靶材：工艺技术要求高，初步实现国产化 (40) 5. 多途径提升HIT 经济性，2022 年LCOE 有望与PERC 持平43 5.1 产业化前期成本尚高，多途径降本提升HIT 电池经济性.43 5.2 经济性快速提升，量产边际条件到来 (48) 6. 投资标的推荐 (49) 6.1 通威股份（600438） (49) 6.2 山煤国际（600546） (51) 6.3 捷佳伟创（300724） (53) 6.4 迈为股份（300751） (55) 6.5 金辰股份（603396） (57)

太阳能电池的种类特点及发展趋势word资料14页

太阳能电池的种类特点及发展趋势 一、种类 按照材料分类 ?硅太阳能电池：以硅为基体材料（单晶硅、多晶硅、非晶硅） ?化合物半导体太阳能电池：由两种或两种以上的元素组成具 半导体特性的化合物半导体材料制成的太阳能电池(硫化镉、 砷化稼、碲化镉、硒铟铜、磷化铟) ?有机半导体太阳能电池：用含有一定数量的碳－碳键且导电 能力介于金属和绝缘体之间的半导体材料制成的电池(分子 晶体、电荷转移络合物、高聚物) 单晶硅太阳电池 特点 硅系列太阳能电池中，单晶硅的光电转换效率最高，技术也最成熟，高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关成熟的加工工艺基础上。提高转换效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。单晶硅太阳能电池的转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍旧占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本据高不下，严重影响了其广泛应用。 单晶硅太阳能电池的特点是对于大于0.7μm的红外光也有一定的灵敏度。以p型单晶硅为衬底，其上扩散n型杂质的太阳能电池与n型单晶硅为衬底的太阳能电池相比，其光谱特性的峰值更偏向左边（短波长一方）。它对从蓝到紫色的短波长（波长小于0.5μm）的光有较高的灵敏度，但其制

法复杂，成本高，仅限于空间应用。此外，带状多晶硅太阳能电池的光谱特性也接近于单晶硅太阳能电池的光谱特性。 1. 多晶硅太阳电池 特点 单晶硅太阳能电池的缺点是制造过程复杂，制造电池的能耗大。为解决这些问题，用浇铸法或晶带法制造的多晶硅太阳能电池的开发取得了进展。在1976年证明用多晶硅材料制作的太阳能电池的转换效率已超过10%，对大晶粒的电池，有报道效率可达20%。这种低成本的多晶硅太阳能电池已经大量生产，目前，它在太阳能电池工业中所占的分额也相当大。 但是多晶硅材料质量比单晶硅差，有许多 晶界存在，电池效率比单晶硅低； 晶向不一致，表面织构化困难。 单晶、多晶与非晶的区别 多晶：短程有序（团体有序），成百上千个原子尺度，通常是在微米的量 铸造多晶硅 ?结晶形态分 单晶硅 多晶硅 非晶硅 高纯多晶硅 薄膜多晶硅 带状多晶硅 区熔单晶硅 直拉单晶硅

(整理)文献综述 硅基异质结太阳电池的研究

华南理工大学 本科毕业设计文献综述硅基异质结太阳电池的研究 班级_______09级信息工程2班__ 姓名___________胡思凯_________ 学号_________200931281039_____ 指导教师________耿魁伟____________

作为一种取之不尽的清洁能源,太阳能的开发利用引起人类的极大关注[13]。目前,大规模商业化太阳能电池仍以硅太阳能电池为主,正开发的有GaAs[4]、GaN[5]、CdS[6]、铜铟硒[7]和ZnO[810]等新型材料太阳能电池。其中,GaAs和GaN太阳能电池虽在空间应用中比硅太阳能电池更有优势,但属于!族化合物,挥发性强、工艺复杂,制备成本高;CdS和铜铟硒对人类具有一定的毒副作用,不符合绿色环保能源发展的要求。氧化锌（ZnO）由于其优越的物理特性，如具有较大的禁带宽度（室温，~3.37 eV）和激子束缚能（~60 mV），而且热稳定性好、抗氧化性能优越，已经成为一种极具发展前景的II–VI族半导体材料，其在光电子应用领域也已经引起了广泛关注。 关于硅基ZnO薄膜的生长及发光性质已有广泛的研究,但对于P型硅纳米线（SiNWs）为衬底上制备ZnO异质结太阳能电池的研究尚不成熟。硅纳米线是新型的一维纳米材料(SiNWs),由于其自身所特有的光学、电学性质和半导体所具有的特殊性质已越来越引起纳米科技界的广泛关注。通过最近几年的研究表明, SiNWs料具有很强的广谱光吸收特性和室温下的可见光发光特性。因此，对一维纳米材料形貌的控制、生长机理的探索以及各种性能的测量与改进,是人们研究的重点。 一.目前，化学腐蚀法和化学气象沉积（cvd）已经成为制备SiNWs主要的2种技术。此次毕业设计打算以这两种不同的方法制备SiNWs，比较两种方法的优劣。 1.化学腐蚀法,HF溶液4.6mol／L,AgNO3溶液0.02mol/L,腐蚀温度50℃,腐蚀 时间30min时制备出的大面积阵列一维SiNWs。 2. 3.用SiH4做反应气体，H2作载气，在氢的辉光放电中淀积SiNWs，反应室预真 空约1.33Pa,沉积温度为380度。 利用sem电镜观察生长结构，X射线衍射仪（XRD）观察X射线衍射谱，生长取

聚合物太阳能电池综述

文献综述聚合物太阳能电池 一、前言 能源问题和环境问题一直是人类关注的重点。第一次工业革命以来，随着煤、石油等化石燃料的大规模应用，环境问题也日趋严重。在不可再生的化石燃料逐渐减少的今天，寻找更清洁环保的能源已是迫在眉睫。 太阳能以其清洁环保、储量丰富的特点可以很好地解决这些问题，而太阳能电池的研发与应用是关键的一点。无机太阳能电池经过几十年的发展已经很成熟了，能量转换效率大约达到了10% ~ 20%。然而，无机半导体电池也存在着一些缺点，比如：制备成本较高、制备能耗较大、工艺复杂[1]。 近年来，有机聚合物太阳能电池（PSC）开始受到关注，它具有很多优点：提高光谱吸收能力的途径有很多，提高物质载流子的传输能力并扩展光谱的吸收范围；容易加工，成膜性好；物理改性比较容易；工艺简单。这也说明了有机聚合物太阳能电池拥有光明的应用前景和发展空间。 二、聚合物太阳能电池简介 共轭聚合物太阳能电池是一种新型有机薄膜太阳能电池，它由共轭聚合物给体和富勒烯衍生物受体的共混薄膜活性层夹在ITO 透明导电玻璃正极和低功函数金属负极之间所组成。下图图1-1是聚合物电池的结构示意图[2]。ITO（氧化铟锡）作为电池的透光正极，金属Al、Ca等其他金属作为电池负极，正极和负极之间有一层共混膜，厚度约100-200nm，是由给体和受体材料组成的活性层。聚合物PEDOT:PSS是一层修饰层，厚度约50nm，可以改善ITO电极的功涵和界面性质。

当光透过ITO电极照射到聚合物活性层上时，活性层中的给体材料吸收光子产生激子。激子随后迁移到聚合物受体/给体的界面上，其中的电子就转移到受体材料的LUMO能级上，空穴则在给体材料的HOMO能级上，光生电荷实现分离。 在电池势场作用下，被分离的空穴会沿着共聚物给体形成的通道传输到正极，而电子沿着受体传输至负极。空穴和电子分别传达到正极和负极后，就形 成了光电流和光电压，这就是聚合物太阳能电池所产生的光生伏打效应。大体 的光伏过程为：1．光的吸收；2．产生激子；3．激子发生迁移；4．激子的解离；5．载流子分开、迁移及收集。 三、窄带隙共轭聚合物 如何提高其光电转换率是目前研究的关键课题。制备窄带隙聚合物是解决转换效率低的一种方法。聚合物能带隙就是聚合物中HOMO能级与LUMO能级的能级差。一般来讲，窄带隙聚合物的能带隙小于 2.0eV，它可以吸收的光的波长大于等于620nm。 研究发现，D-A型窄带隙共轭聚合物能够有效提高能量转换效率，这种聚合物由给体单元（D）和受体单元（A）组成。改变其给体和受体单元，可以改变它的HOMO 和LUMO能级，以降低带隙，提高光电性能。D-A共聚物中因给体单元 和受体单元的推拉电子作用，使得聚合物的带隙变窄，从而极大地拓宽了聚合 物的吸收光谱。并且人们可以通过将不同的给体单元与不同的受体单元进行排 列组合，可以在较大的范围内精细地调控聚合物的吸收光谱[3]。 四、D-A共聚物设计要求 影响电池的能量转换效率（PCE）的因素有很多，比如光吸收区的吸收强度、电荷迁移速度、能带隙宽度和活性层的形貌特征等。 1.光吸收：在聚合物太阳能电池的激活区域，要有较强的光吸收。聚合物给体的带隙一般比较大，吸收光谱和太阳辐射光谱并不能较好匹配。我们需要聚合物在可见- 近红外区有宽的、强的吸收，这是提高PCE的重点。在设计聚合物的过程中，在支链上添加基团可以提高光子的吸收，共轭支链上添加上助色团，推、拉电子的基团，促使吸收向可见-近红外区偏移[4]。

太阳能电池片技术发展的现状和趋势

太阳能电池片生产技术的发展和趋势 LED光伏电子项目部 2009/2/22

1太阳能电池片的生产工艺 1.1太阳能电池的工作原理 典型的太阳电池本质上是一个大面积半导体二极管，它利用光伏效应原理把太阳辐射能转换成电能。当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时,其中能量大于 禁带宽度Eg的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成自由电子,价带中留下带正电的自由空穴，即电子-空穴对，通常称它们为光生载流子。自由电子和空穴在不停的运动中扩散到pn结的空间电荷区,被该区的内建电场分离电子被扫 到电池的n型一侧，空穴被扫到电池的p型一侧，从而在电池上下两面(两极) 分 别形成了正负电荷积累，产生“光生电压”,即“光伏效应”（photovoltaic effect）若在电池两侧引出电极并接上负载,负载中就有“光生电流”通过，得到可利用的电能,这就是太阳电池的工作原理，如图1所示。 图1太阳电池的工作原理 光伏效应是1839年法国Becqueral第一次在化学电池中观察到的。1876年在固态硒(Se)的系统中也观察到了光伏效应,随后开发出Se/CuO光电池。硅光电池 的报道出现于1941年1954年，贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6%的单晶硅光电池，为太阳能光伏发电奠定了技术基础，成为现代太阳电池时代的划时代标志。作为能源,硅太阳电池于1958年首先在航天器上得到应用。在随后10。多年里,硅太阳电池在空间应用中不断扩大，工艺不断改进,电池设计逐步定型。70 年代初，许多新技术引入电池制造工艺,转换效率有了很大提高。与此同时,硅太阳电池开始引入地面应用，70年代末，地面太阳电池产量已经超过了空间电池产 量,促使成本不断降低。80年代初，硅太阳电池发展进入快速发展时期，技术进步和研究开发使太阳电池效率进一步提高，商业化生产成本持续降低，应用不断 扩大。在太阳电池的整个发展历程中,先后开发出各种不同结构的电池，如肖特基(MS)电池、MIS电池、MINP电池、异质结电池等，其中同质p2n结电池自始 至终占着主导地位，其他结构电池对太阳电池的发展也产生了重要影响。在材料 方面,有晶硅电池、非晶硅薄膜电池、铜铟硒(CIS)薄膜电池、碲化镉(CdTe)薄膜电池、砷化镓薄膜电池等，由于薄膜电池被认为是未来大幅度降低成本的根本出

浅谈太阳能电池的发展和趋势

浅谈太阳能电池的发展和趋势 （长江大学物理与光电工程学院湖北荆州434020） 摘要：随着社会的飞速发展，能源是影响当今社会进步的重要因素，但是现阶段人类社会发展大部分还是依靠化石能源提供能量。可是化石能源分布极不均衡，并且不可再生，而且燃烧化石能源带来的环境污染、雾霾气候和温室效应严重影响到了人类社会的可持续发展。然而太阳能是一种可再生清洁能源，可以提供充足的能量供人类使用，因此开发新能源，是人类社会薪火相传，世代相传的重要保证。相对于风能、地热能、生物能和潮汐能等新能源，太阳能以污染小、可利用率高、资源分布广泛和使用安全可靠等优点，成为最具有发展前景的能源之一。目前，随着太阳能电池制备技术的不断完善，其技术的开发应用已经走向商业化、大众化，特别是一些小功率、小器件的太阳能电池在一些地区都已经大量生产而且广泛使用。所以谁先开发光电转换效率高、制备成本低的太阳能电池就能在将来的市场抢占先机。 关键词：太阳能；薄膜电池；趋势 不可再生能源的?^快消耗对当今的环境形势提出了新 的挑战。例如如何解决温室效应，臭氧空洞等问题。有限的化石能源以及在开发利用不可再生能源的过程中出现的负

面影响，不仅阻碍了人类经济的飞速发展，而且还严重影响到社会的可持续发展。因此，发展一种新型能源已然成为世界各国提升自己综合国力和倡导能源发展的一个重要手段。 一、太阳能电池的发展 （一）第一代太阳能电池 第一代太阳能电池是发展时间最久，制备工艺最为成熟的一代电池，一般按照研究对象我们将其可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅电池。按照应用程度来说前两者单晶硅与多晶硅在市场所占份额最多，商业前景最好。 单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。从单晶硅太阳能电池发明开始到现在，尽管硅材料有各种问题，但仍然是目前太阳能电池的主要材料，其比例约占整个太阳电池产量的90%以上。我国北京市太阳能研究所从20世纪90年代起开始进行高效电池研究，采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术，使单晶硅太阳能电池的效率达到了19.8%。多晶硅太阳能电池的研究开发成本较低，稳定性也比较好，这两大优势引起了科研工作者的注意。其光电转换效率随着制备工艺的成熟不断提高，它达到的最高的光电转换效率为21.9%，但是它的电池效率在目前的太阳能电池中仍处于一 般水平。 （二）第二代太阳能电池 第二代太阳能电池以各种薄膜为基底制造出的电池。膜