太阳能电池材料与器件.pptVIP

④刻蚀刻蚀作用是去除扩散后硅片四周的N型硅，防止漏电。一般采用干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除，刻蚀速率快速和物理形貌良好。湿法刻蚀的腐蚀机制是采用将硅氧化生成二氧化硅，然后用氢氟酸除去二氧化硅，水在张力的作用下吸附于硅的表面，反应式如下：3Si+4HNO3→3SiO2+4NO+2H2OSiO2+4HF→SiF4+2H2OSiF4+2HF→H2SiF6⑤镀减反射膜硅抛光后表面反射率约为35%，为了减少对光的反射，提高电池的转换效率，需要在硅表面沉积一层氮化硅减反射膜。氮化硅薄膜的折射率为2.0~2.2，透明波段中心与太阳光的可见光光谱波段（550nm）吻合，且具有表面和体钝化的作用，此外，氮化硅还有介电常数高、碱离子阻挡能力强、质硬耐磨等优点，是太阳电池比较理想的减反射及钝化膜。常采用等离子增强型化学气相沉积法，采用此法沉积的薄膜厚度约为70nm，具有很好的光学性能。⑥丝网印刷使上下表面形成电极。用丝网印刷方法，完成背场、背电极、正栅线电极的制作，以便引出产生的光生电流。正面电极用银金属浆料，由两部分构成，主栅线和副栅线，主栅线直接连接电池外部引线，副栅线起到电流收集并传递到主线的作用。栅线状是为了在实现良好接触的同时使光线有较高的透过率。⑦烘干烧结硅片表面涂刷银浆、铝浆后需要对其进行烘干及进一步的烧结，最终使电极和硅片本身形成欧姆接触，从而提高电池片的开路电压和填充因子两个关键参数，使电极的接触具有电阻特性，达到生产高效率电池片的目的。例2光伏建筑用CIGS太阳能电池光伏建筑一体化示意图具有层状结构CIGS因吸收系数和转换效率高，重量轻，具有很好环境稳定性，其薄膜太阳能电池最适合于光伏建筑一体化需求。CIGS薄膜太阳能电池结构如图所示，包括金属栅状电极、减反射膜、窗口层（ZnO）、过渡层（CdS）、光吸收层（CIGS）、金属背电极（Mo）、玻璃衬底。溅射硒化法可以在大面积玻璃上溅射金属合金层，成份可以精确控制；硒化材料可以采用固态的硒源，避免剧毒的H2Se气体；制备的薄膜性能优良，大面积电池组件的效率可以达到13-15%，非常适合大面积开发。基本工艺过程：①溅射时通入少量惰性气体，利用气体辉光放电产生氢离子Ar+；②Ar+在电场加速作用下，离子能量得到提高，加速飞向金属靶材；③高能量离子轰击靶表面，溅射出Cu、In、Ga离子；④溅射出的粒子沉积在基片（玻璃沉积Mo形成的底电极）表面，形成CIG金属预制层；⑤真空环境下使Se在高温条件下蒸发，产生Se蒸汽，使其和预制膜反应，得到CIGS层。思考题1.理解太阳能电池的工作原理，并以单晶硅太阳能电池为例说明结构组成？2.太阳能电池主要性能参数有哪些？3.比较太阳能电池单晶硅、多晶硅、砷化镓、碲化镉、铜铟镓硒等吸收层材料优缺点？4.简述硅太阳能电池片的制备流程？*。2012年，瑞典洛桑理工学院MichaelGr?tzel教授和韩国成均馆大学Nam-GyuPark教授合作制备了全固态介孔钙钛矿太阳能电池使其效率超过了9%[8]，这种固态电池结构成为了日后钙钛矿太阳能电池发展的模型。目前为止，钙钛矿太阳能电池发展了仅十余年，其效率已经达到了25.7%[9],如图1-1所示，而反观硅电池发展则花费了近半个世纪，发展十分迅速。更吸引人的是，钙钛矿太阳能电池结构十分简单而且可以在较低温度下(~100°C)制备高质量的光吸收层[10]，如今已成为太阳能电池研究最为火热的领域。*7.2太阳能电池材料与器件7.2.1太阳能电池简介太阳能电池是一种基于光生伏特效应将太阳能直接转换为电能的器件，又称光伏电池，是太阳能光伏发电系统的基础和核心器件。1839年，法国物理学家贝克勒尔首次在化学电池中观察到光伏效应。1883年，美国科学家弗里茨制备出第一块薄膜硒太阳能电池。1941年出现硅太阳能电池，但光电转化效率非常低。20世纪50年代，美国空间开发项目计划将光伏电池应用于空间卫星，太阳能电池得到较快发展，1954年贝尔实验室制备出效率约6%的实用单晶硅太阳能电池，具有划时代意义，以后硅太阳电池应用范围不断扩大，现在已成为太阳能电池主流产品，但是