光伏材料——3.3-多晶硅.pdf

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光伏材料——3.3-多晶硅

第三章硅太阳能电池 3.1 引言 3.2 单晶体硅太阳能电池 3.3 多晶硅太阳能电池 3.4 非晶硅薄膜太阳能电池 3.3 多晶体硅太阳能电池 3.3.1 多晶硅的基本性质和制备 从工业化发展看,重心已由单晶向多晶方向发展。 主要原因为: 可供应太阳电池的头尾料愈来愈少; 对太阳电池来讲,方形基片更合算,通过浇铸法和直接凝 固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料; 多晶硅的生产工艺不断取得进展。全自动浇铸炉每生产周 期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭,晶粒的尺寸达 到厘米级; 由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快,其中工艺也被 应用于多晶硅电池的生产。 3.3 多晶体硅太阳能电池 3.3.1 多晶硅的基本性质和制备 目前,对于太阳能电池,提高光电转换效率,降低生产成本是 研究的核心问题。随着对太阳能电池理论认识的进一步深入、 生产工艺的改进、IC技术的渗入和新电池结构的出现,电池的 转换效率得到较大的提高。大规模生产上,多晶硅电池的转换 效率已接近单晶硅电池,由于非晶硅电池稳定性问题尚未解决, 多晶硅电池受到人们的关注。其世界产量已超过单晶硅。 目前大规模工业化生产的多晶硅太阳电池的转换效率已达到11 -15%的水平 3.3 多晶体硅太阳能电池 3.3.1 多晶硅的基本性质和制备 多晶硅太阳电池关键问题 生产多晶硅的关键问题是: 1 如何更好的吸收太阳光; 2 如何使金属化电极与电池的设计参数相匹配; 3 如何生成pn结使更有效的生成光生载流子,并更好的分 离。 3.3 多晶体硅太阳能电池 3.3.1 多晶硅的基本性质和制备 多晶硅太阳电池:按结构可分为两种,一种是块状(bulk), 多半是用含有大量单晶颗粒的集合体,或用废次单晶硅料 和冶金级硅材料熔化浇铸而成。制作工艺与单晶硅太阳电 池相似,但材料制造简便,成本较低。另一种是薄膜状 (thin-film),多采用化学气相沉积法(CVD)和液相外延法 (LPPE)、溅射沉积法制备。多晶硅薄膜电池成本远低于单 晶硅电池,而效率高于非晶硅薄膜电池。多晶硅太阳电池 目前光电转换效率 左右,实验室可达 。 12% 19.8% 3.3 多晶体硅太阳能电池 3.3.1 多晶硅的基本性质和制备 多晶的概念 晶体:是质点(原子、离子或分子)在空间按一定规律周期 性重复排列构成的固体物质。 晶体又分单晶、多晶、微晶、纳米晶。 单晶的概念:所谓单晶,是指整块晶体中的原子按一定规则 整齐地排列着的晶体。其内部组织是一个晶粒或者是几个平 行纵向晶粒所组成。 在单晶中,大多数是晶莹透明的,但并不是所有透明的固 体都是晶体,如玻璃就不是晶体。 多晶:由许多小单晶按不同取向聚集而成的晶体。如陶瓷颗 粒、粉体、矿石、沙子、水泥等。 3.3 多晶体硅太阳能电池 3.3.1 多晶硅的基本性质和制备 多晶的概念 非晶矽 多晶矽 單晶矽 多晶硅材料,是指由两个以上尺寸不同的单晶硅组成的硅 材料,它的材料性质体现的是各向同性。 3.3 多晶体硅太阳能电池 3.3.1 多晶硅的基本性质和制备 多晶硅的质量指标 通常所说的多晶硅是指金属硅经过一系列的化学和物理反应提纯 后达到一定纯度的材料,一般要求纯度达到9.9999~99.9999999%

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