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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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