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太阳能电池的种类及应用 无机太阳能电池 硅半导体（单晶、多晶、非晶、复合型等） 化合物半导体（GaAs、InP、CdTe、CuInSe2等） 有机太阳能电池 有机半导体（酞菁锌、聚苯胺、聚对苯乙炔等） 光化学太阳能电池（纳米TiO2等） 澳大利亚新南威尔斯大学设计和制造的PERL电池示意图 采用三氯氧磷气体携带源方式，这个工艺的特点是生产率高，有利于降低成本。8吋硅片扩散炉、石英管口径达270mm，可以扩散156×156（mm）的硅片。 由于石英管口径大，恒温区长，提高了扩散薄层电阻均匀性，有利于降低太阳电池的串联电阻，从而提高太阳电池填充因子FF。 电池片测试后，其IV曲线如图： Ⅱ 光生少子的收集几率 太阳能电池是一种少数载流子工作器件。在太阳能电池内，由于存在少子的复合，产生的每一个光生少数载流子不可能全部被收集。因此，定义光激发少子中对太阳能电池的短路电流有贡献的百分数为收集几率。 该参数取决于电池内各区域的复合机理，也与电池结构和空间位置有关。 §13 太阳能电池 13.4 影响太阳能电池转换效率的因素 Ⅲ 影响开路电压的因素 决定开路电压Voc大小的主要物理过程是半导体的复合。半导体复合率越高，少子扩散长度越短即少数载流子在电池内的寿命越低，Voc也就越低。 影响少数载流子寿命的因素有：①体内复合；②表面复合；③电极区复合。 §13 太阳能电池 13.4 影响太阳能电池转换效率的因素 Ⅳ 辐照效应 应用在卫星上的太阳能电池受到太空中高能离子辐射，体内产生缺陷，这些缺陷相当于复合中心，影响其使用寿命。 为了改善其性能，可将Li掺入太阳能电池中。Li扩散到辐射产生的点缺陷中，并与之结合，可阻止寿命减退。太空应用的太阳能电池，一般都覆盖一块掺铈薄玻片，减少进入电池的高能粒子。 §13 太阳能电池 13.4 影响太阳能电池转换效率的因素 提高太阳能电池的转换效率的途径 太阳能电池是一种少子工作器件，少数载流子在电池内的寿命决定了电池的转换效率。因此要提高电池的转换效率，就必须设法减少少数载流子在电池内的复合，从而增加少数载流子的寿命。 影响少数载流子寿命的因素有: §13 太阳能电池 13.5 提高太阳能电池的转换效率的途径 体内复合 减少晶体硅体内的复合，首先要选用适当的掺杂浓度的衬底材料。一般太阳能电池制造所用的硅片的电阻率在0.5到1?cm 左右。 提高晶体的质量，减少缺陷和杂质，是提高少数载流子寿命的重要手段。吸杂工艺能有效的提高材料的质量。钝化工艺能有效地减少晶体缺陷对少数载流子寿命的影响。 §13 太阳能电池 13.5 提高太阳能电池的转换效率的途径 表面复合 硅表面存在不饱和的悬挂键，它常作为缺陷中心吸附其他原子，使载流子的寿命降低。 为减少表面复合通常在硅表面生成一层介质膜，如二氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiN)。这种介质膜完善了晶体表面的悬挂键，从而达到表面钝化的目的。 §13 太阳能电池 13.5 提高太阳能电池的转换效率的途径 电极区复合 减少电极区的复合可将表面电极下面的掺杂浓度提高，获得良好的欧姆接触; 同时降低少数载流子在电极区的浓度，从而减少载流子在此区域的复合。 除了减少少数载流子的复合外，还可通过增加减反射膜以及某些特殊的工艺设计来减少光学损失，从而提高电池的转换效率。 §13 太阳能电池 13.5 提高太阳能电池的转换效率的途径 基于以上提高电池转换效率的途径，派生了多种高效晶体硅太阳能电池。其中包括： Ⅰ 新结构高效电池 PESC电池（发射结钝化太阳电池） 表面刻槽绒面PESC电池 背面点接触电池（前后表面钝化电池） PERL电池（发射结钝化和背面点接触电池） 高效太阳能电池的研究 §13 太阳能电池 13.6 高效太阳能电池的研究 这些电池的转换效率均高于20%，其中保持世界记录（24.7%）的单晶硅和多晶硅电池（19.8%）的转换效率均是由PERL电池实现的。 §13 太阳能电池 13.6 高效太阳能电池的研究 PERL电池（发射结钝化和背面点接触电池） 表面采用了倒金字塔结构进一步减小光