太阳能电池
题目:太阳能电池
学院(直属系) :材料科学与工程
年级、专业: 2011级元器件
学生姓名:何永才
学号: 312011*********
指导教师:彭启才
目录
摘要 (2)
关键词 (2)
引言 (2)
太阳能电池的简介 (2)
PN结 (4)
（1）pn结及其能带图 (4)
（2） PN结的电场与电势 (6)
（3）PN结的耗尽层的计算 (7)
（4）PN结中的电流 (7)
（5）光照下的PN结....... (9)
太阳能电池的等效电路 (11)
太阳能电池的效率的分析 (11)
提高太阳能电池效率的方法 (12)
太阳能电池的材料 (13)
（一）硅基太阳能电池 (13)
（二）、多元化合物薄膜太阳能电池 (14)
（三）、第三代太阳能电池 (14)
结语 (15)
参考文献 (15)
摘要
太阳能利用的关健是太阳能的捕获与转换,大阳能转换形式有多种,但最基本的是通过光敏材料将大阳能转化为电能和化学能。本文主要介绍太阳能电池的原理，从太阳能电池的关键结构PN结进行介绍，主要针对PN 结的能带结构以及其伏安特性和PN结中载流子的情况。最后讨论太阳能电池的转换效率的影响因素以及太阳能电池的材料介绍。
关键词
太阳能电池、能带、PN结、载流子、效率、材料
引言
随着传统能源的枯竭以及人们对于环保的要求我们越来越重视开发新能源和利用可再生能源。太阳能作为一种清洁的能源对其的利用是当今的一大热题，我国作为太阳能电池的生产大国所以我们对于太阳能电池的研究是很有必要的，通过对太阳能电池的研究我们可以了解其工作的深成原理，有助于我们开发新的材料以及提高太阳能电池的转换效率，是我们从生产太阳能电池的大国变为技术大国，就可以避免其他国家的经济制裁。
太阳能电池是一种大面积的不加偏压pn结器件，这些器件以高效率把太阳电磁辐射的能量直接转换为电能，可以长期为人们提供动力，最常见的就是人造卫星以及其他太空飞行器中使用，近年来在道路照明以及偏远地区的用电方面也得到了广泛的应用。本文介绍太阳能电池的原理以及太阳能电池的效率的影响。
一、太阳能电池简介
太阳电池工作时必须具备下述条件：首先，必须有光的照射，可以是单色光、太阳光或模拟太阳光等；其次，光了注入到半导体内后，激发出电子—空穴对，这些电子和字穴应该有足够长的寿命，在分离之前不会复合消失；第三，必须有一个静电场，电子—空穴在静电场的作用下分离，电子集中在一边．空穴集中征另一边；第四．被分离的电子和空穴由电极收集，输出到太阳电池外，形成电流。太阳能电池最常见的就是单晶硅太阳能电池，如下图1就是其典型结构，其核心部分是一个n区很薄的pn结，衬底用p型材料，因为p型硅中的少数载流（电子）子的扩散长度比n型硅中的扩散长度长。在表面涂抗反射涂层作用为减少太阳光的反射，使入射光投射到硅中的比例大大提高（达到80%~~90%），常用的材料有Si3N4、TiO2、Ta2O5等涂层厚度约为光在其中的四分之一波长正电极用指状条形欧姆接触。由于金属反射光，所以表面电极占据的面积越大，太阳能电池的效率低，但是但面积小时因为电流流动的电阻大，效率也会下降，所以应当把电极宽度和电极间距设计成最佳值。
太阳能电磁辐射覆盖由紫外光到红外光（0.2~~3μm）的波长范围，太阳光的能量是以光子来辐射的，只有光子能量hv大于半导体能隙Eg（或者波长λ小于半导体光吸收的波长）的光才能被半导体吸收。hv
硅是太阳能电池中最重要的半导体材料，它无毒而且是地壳中含量仅次于氧的元素，即使大量的使用也不会造成环境污染或是资源衰竭的危险；而且硅广泛应用于微电子工业，已经有了完备的技术基础。
制作硅太阳能电池的硅片的电阻率、厚度、制作PN结的掺杂浓度、温度和时间等对光谱响应有很大的影响，也对太阳电他的转换效率行很大影响。大约入射光能量的40％可有效地用于产生在晶格中运动的自由电子和空穴。如图1所示描绘了器件的物理结构以及在能量转换过程中起支配作用的电子传输过程。电池主体内一层厚的P型基区构成，这里吸收了绝大部分的入射光并产生绝大部分的功率。吸收光后，产生的载流子则由电池正反面的金属电极收集，当外电路形成回路时，光生电于朝着太阳电池正表面的栅线运功，空穴朝着背电极运动。如果电子在运动到栅线之前没有被缺陷或者杂质复合，就被栅线收集，形成电流流到外电路，驱动电器。电子从太阳电他的背面进入，和空穴复合，在光照射的情形下，此过程在太阳电池中不断重复。
PN结
（1）pn结及其能带图
Pn结是在一块半导体单晶片中用掺杂的办法做成两个导电类型不同的部分，一般pn 结的两侧是用同一种材料做成（如Ge、Si、GaAs等），称为同质节。如果把两种不同的材料做成一块单晶称为异质结，结的两侧导电类型由掺杂来控制。异质结最重要的是晶格常数的匹配，否则会出现缺陷，而且异质结会出现界面态。
两种材料禁带宽度的不同以及其他特性不同的使异质结具有一些列同质结所没有的特性，所以在器件的设计上将得到同质结不能实现的功能。因为组成异质结的两种材料的晶
格常数不同，当它们生成同一种单晶时，晶格的周期性在界面处发生畸变，形成位错与缺陷。这些位错与缺陷将成为少数载流子的复合中心。
PN结的制作方法主要有合金法、扩散法、离子注入法和薄膜生长法，其中最常用的方法就是扩散法。通过杂质的扩散，在基质材料上形成一层与基质材料导电类型相反的材料层；就构成了一个PN结。单独存在的N型半导体和P型半导体是电中性的。起初两边载流子浓度是不同的，P区多子为空穴，N区多子为电子，存在浓度梯度，N区的多子电子向P区扩散，P区的多子空穴向N区扩散，其结果是在N区留下了不可移动的带正电的电离施主，在P区留下了不可移动的带负电的电离受主，形成一个电荷存在的区域，称为空间电荷区。而这些电离施主和电离受主所带的电荷称为空间电荷。空间电荷区中的空间电荷产生了从正电荷到负电荷，即从N区指向P区的电场，称为内建电场，如图2所示。
在内建电场的作用下，载流子做漂移运动。显然，载流子扩散的趋势和漂移的趋势是相反的。随着扩散的进行，空间电荷数量会增多，空间电荷区扩展，内建电场增大，载流子漂移趋势增强。若半导体没有受到外界作用，载流子扩散的趋势和漂移的趋势最终会相互抵消，空间电荷的数量一定，空间电荷区保持一定的宽度，其中存在一定的内建电场。一般称这种情况为热平衡状态下的PN结。正因为空间电荷区内不存在任何可以移动的电荷，所以该区又称为耗尽区。而空间电荷区两端由于不带电荷而称为中性区。
当N型半导体和P型半导体材料组成P—N结时，由于空间电荷区导致的电场，在N 结处能带发生扭曲，此时导带底能级、价带顶能级、本征费米能级和缺陷能级都发在了弯曲。动态平衡时，N型半导体和P型半导体的费米能级是相同的。因此，在平衡P—N结
就等于原来N型半导体和P型半导体的费米能级之差。由的空间电荷区两端的电势差U
D
以上可知，P—N结的N型半导体和P型半导体的掺杂浓度越高，两者的费米能级相差越
就越大。
大，禁带越宽，P—N结的接触电势差U
D
在PN结的空间电荷区中能带发生弯曲(PN结形成前后的能带结构示意图如图3所示（同质结）、图4（异质结）)
(出现尖峰是由于能带在界面处不连续引起的，尖峰的出现阻碍电子向宽带一侧运动。尖峰出现的位置由两侧材料相对掺杂浓度决定，随着宽禁带一侧掺杂浓度的增加，尖峰的位置将从由势垒顶部向根部移动，呈下降趋势)
这是空间电荷区中电势能变化的结果。因能带弯曲，电子从势能低助N区向势能高的P区运动时，必须克服这一势能“高坡”，才能到达P区；同理，空穴也必须克服这一势能“高坡”，才能从P区到达力区。这一势能“高坡”通常称为PN结的势垒，故空间电
，称为PN结的接触电势差或内荷区也称势垒区。平衡PN结的空间电荷区两端的电势差U
D
，称为PN结的势垒高度。对于同质建电势差。相应的电子电势能之差即能带的弯曲量qU
D
结势垒高度正好补偿了N区和P区费米能级之差，使平衡PN结的费米能级处处相等，因此
与PN结两侧的掺杂浓度、温度以及材料本身有关
通过以上式子表明同质结U
D
对于异质结时总电势差V
是由两种材料的费米能级决定的
D
V D=Φ1–Φ2 = V D1 + V D2 （Φ为费米能级到真空的距离) 通过计算最后可以得出qN A（X0-X1）=qN D (X2 - X0)其物理意义为界面两侧耗尽区中电荷数相等，即电中性条件，于是可以得到
= --01D 20A
X X N X X N 与同质结相似，耗尽区宽度与掺杂的浓度呈反比，耗尽区主要落在杂质少的一侧。
（2） PN 结的电场与电势
上图为PN 结中电荷密度的分布情况，由泊松方程对电场进行积分可得：
令X=-X p 处E=0可以得到C 1=-X p 可以得到P 区的电场为
同理可得n n q =X -X X X E ε
-
≤≤D N （） （0）如图6所示，同理可以得到异质结的电场如图7所示
对电场积分可以得到P 区的电势分布
令X=X p 处U X =0可以得到电势（同质结）的表达式为
可以求出电势差为
同理得出异质结电势为 21111q X U =X +C X X 012ε-≤≤A N （-X ） （） 2
D 2222qN X U =X +C X X 022
ε-≤≤（X-） （） （3）PN 结的耗尽层的计算
（同质结）在X ＝0处电场面数是连续的，将X ＝0代入电场公式中并令它们相等，可
以得N A X P =N D X n 。然后根据电势差公式，求得N 型和P 型区内空间电荷区的宽度分别为
总空间电荷区宽度为
当为异质节时，因为PN 结两侧的材料不同，所以介电系数不同，只需将二者的介电系数加上即可其表达式为
当有在外加电压时，势垒将降低，只需要用U D 减去外加电压变为（U D —V a ）即可。
因此掺杂浓度降低时耗尽区宽度增加，这意味着具有宽的耗尽区，从而有利于载流子的收集，又有高掺杂水平，从而有利于电池电压的提高，这样的PN 结是不可能的。设计的 需要在各种影响因素之间相互妥协。
（4）PN 结中的电流
在PN 结中，多数载流子向少数载流子一侧扩散，少数载流子向多数载流子一侧漂移从而实现载流子的定向移动，形成扩散电流。电子在由N 区向P 区扩散的过程中“遇到”势垒的阻挡而滞留在了N 区，同样空穴在出P 区向N 区扩散的过程中“遇到”势垒的阻挡而滞留在了P 区。势垒维持了热平衡。
当给PN 结加电压时，PN 结的势垒高度会发生变化。当加正向电压时（P 区为正、N 区为负），正向偏压在势垒区中产生的电场与内建电场方向相反，因而减弱了势垒区中的电场强度，势垒区的宽度减小，势垒高度由qU D 降低为q(U D —U)。降低了的势垒高度意味着对电子和空穴的阻挡作用减弱了，引起电子经空间电荷区继续向P 区扩散，同样空穴经空间电荷区继续向N 区扩散。电荷的流动在PN 结内形成了电流。
反向偏压在势垒区中产生的电场与内建电场方向一致，势垒区中的电场增强，势垒区变宽，势垒高度增加到q(U D + U)。增加了的势垒高度意味着对电子和空八的阻挡作用增强，阻止电子与空穴的运动，因此，PN 结内基本上没有电荷的流动，也就是基本上没有电流。
加正向电压前,P区的电子与空穴浓度为：
n p0 = n i exp(E F—E i)/KT p p0= n i exp(E i—E F)/KT n p0 p p0= n i2
有外加电压时：
n p1=n i exp（E FN—E i）p p1= n i exp（E i—E FP）n p1 p p1= n i2（E FN—E FP）
E FN、E FP分别为电子与空穴的等效费米能级E FN—E FP=Va（即外加正向电压）
所以P区边界上的电子浓度为：n p1=（n i2/ p1）exp(q Va/ KT)= n i exp(q Va/ KT) 因为P区的多子是空穴，在小信号的情况下p0 p1近似相等。同理可以得到N区的空穴浓度为：p n1= p n0 exp(q Va/ KT) 利用稳态连续方程求解可得：
J P=qD P P n0（exp(q Va/ KT)—1）/ Lp （L=√Dτ）
J n=- qD n n p0（exp(q Va/ KT)—1）/ Ln
二者的方向是相反的所以总电流为二者相加J= J P+J n 即PN结的伏安特性，在总电流中电子电流与空穴电流之比称为注入比
（5）光照下的PN结
当P—N结受到光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都将产生光生载流子。但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。因为P区产生的光生空穴，以及N区产生的光生电子都属于多子，都被势垒阻挡而不能过结。只有P区的光生电子、N区的光生空穴和结区的电子空穴对(少子)扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，即电子—空穴对被内建电场
分离。这导致在N区边界附近有光生电子积累，在P区边界附近有光生空穴积累。它们产生一个与热平衡P—N结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。此电场使势垒降低，其减小量即光生电势差，P端正，N端负。于是有结电流内P区流向N区，其方向与光电流相反。光激发半导体形成电子—空穴对示意图如图10所示。
实际上并非所产生的全部光生载流子都对光生电流有贡献。设N区中空穴在寿命τp （空穴产生到复合的时间、复合可分为直接复合与间接复合）的时间内扩散距离为L P（在寿命时间内扩散的距离），P区中电子在寿命τ
的时间内扩散距离为L n。Ln+Lp＝L远大
n
于P—N结本身的宽度，所以，可以认为在结附近平均扩散距离L内所产生的光生载流子都对光生电流有贡献。而产生的位置与结区的距离超过L的电子—空穴对，在扩散过程中将全部复合掉，对P—N结光电效应无贡献。
半导体的光吸收。半导体对光的吸收主要由半导体材料的禁带宽度所决定。对一定禁带宽度的半导体，频率小的低能量光子，半导体对它的吸光程度小，大部分光都能穿透；随着频率变高，半导体吸收光的能力急剧增强。实际上，半导体的光吸收由各种因素决定，这里仅考虑在太阳电池上用到的电子能带间的跃迁。一般禁带宽度越宽，对某个波长的吸收系数就越小。除此以外，光的吸收还依赖于导带、价带的态密度。详细划分为两种情况：光为价带电子提供能量，直接使它跃迁到导带，在跃迁过程中，能量和动量守恒，对没有声子参与的情况，即不伴随有动量变化的跃迁称为直接跃迁；反之，伴随声子的跃迁称为间接跃迁。所以，制造太阳电池时，用直接跃迁型材料（价带顶与导带底在同一个波矢K 值），即使厚度很薄，也能充分地吸收太阳光，而用间接跃迁型材料，没有一定的厚度，就不能保证光的充分吸收。但是，作为太阳电池必要的厚度，并不是仅仅由吸收系数来决定的，它与少数载流子的寿命也有关系，当半导体掺杂时，吸收系数将向高能量一侧发生偏移。
与热平衡时比较．有光照时，P—N结内将产生一个附加电流(光电流)I p，其方向与P —N结反向饱和电流I0相同，且I p≧I0
光照下的P—N结外电路开路时P端对N端的电压，即上式电流方程中I=0时的U 为开路电压，用符号U0C表示。（令I p=SE）
光照下的P—N结，外电路短路时，从P端流出，经过外电路，从N端流入的电流称
为短路电流，用符号I SC表示，即上述电流方程中U=0时的I值，因此可得I SC=SE。
在一定温度下，U0C与光照度成对数关系，但最大值不超过接触电势差U D。弱光照下，
I SC与光照度有线性关系。①无光照时的热平衡态，半导体有统一的费米能级，势垒高度为qU D＝E FN—E FP。②稳定光照下P—N结外电路开路时，由于光生载流子积累而出现生电压，U0C不再有统一的费米能级，势垒高度为q(U D—U0C)②稳定光照下P—N结外电路短路时，P—N结两端无光生电压，势垒高度为qU D，光生电子—空穴对被内建电场分离后流人外电路形成短路电流。④有光照有负裁时，一部分光电流在负载上建立起电压U f．另一部分光电流被P—N结因正向偏压引起的正向电流抵消，势垒高度为q(U D—U f)。
当光照射太阳电池时，将产生一个由N区到P区的光生电流I ph。同时，由于P—N 结二极管的特性，存在正向二极管电流I D，此电流方向从P区到N区，与光生电流相反。因此，实际获得的电流I为
式中U D为结电压；I0为二极管的反向饱和电流；I ph为与入射光强度成正比的光生电流，其比例系数是由太阳电他的结构和材料的特性决定的；n称为理想系数(n值)，是表示P —N结特性的参数，通常在1~~2之间。
当没有负载时且无损耗的情况下，外电路获得的最大电流即短路电流I SC等于光生电流I ph。当为开路时，获得最大电压即PN结链段的最大电压为：
。当有附加电阻时，其输出功率P=UI，U、I分别为负载的
电压与流过负载的电流，其伏安特性曲线如图11所示：
当U、I的乘积最大时，此时输出的功率最大。太阳电他的光电转换效率，是指在外部回路上连接最佳负载电阻时的最大能量转换效率，等于太阳电他的输出功率与入射到太阳电池表面上的能量之比。光电池将光能直接转换为有用电能的转换效率是判别电池质量的重要参数，用η表示，即电他的最大输出功率与入射光功率之比：
FF称为填充因子，为最大功率与短路电流与开路电压的乘积的比值：
太阳能电池的等效电路
太阳电池可用P—N结二极管D、恒流源I ph、太阳电池的电极等引起的串联电阻R S
和相当于P—N结泄漏电流的并联电阻R h组成的电路来表示，如图12所示，该电路为太阳电池的等效电路，由等效电路图可以得出太阳电池两端的电流和电压酌关系为
为了使太阳电池输出更大的功率，必须尽量减小串联电阻R S及，增大并联电阻R Sh。
太阳能电池的效率的分析
高效的太阳电池要求有高的短路电流、开路电压和填充因子，这三个参数与电池材料几何结构和制备工艺密切相关。
（1）禁带宽度的影响：大于禁带宽度的能量被半导体本征吸收，产生电子—空穴对，形成光生电流I ph。禁带宽度变小时，有更多的能量能被半导体本征吸收，产生更多的电子—空穴对，因而光生电流I ph和短路电流I SC增加。禁带宽度的减小还会引起本征载流子浓
度指数地增加：本征载流子浓度的增加又会引起反向饱和电流
的增加,反向饱和电流的增加会降低U OC。所以禁带宽度的降低一方面能增加光生电流，另一方面又降低开路电压，所以存在一个最佳的半导体禁带宽度，使得效率最大化。电池转换效率随禁带宽度的变化如图13所示。
经过计算，最佳禁带宽度为1.4eV。（2）温度的影响：因为温度升高，本征载流子浓度增加，提高了暗饱和电流，导致开路电压的下降。暗饱和电流还包含其他受温度影响的参数(扩散系数D、寿命τ、表面复合速率S)，但温度与本征载流于浓度的依赖关系占主导。本征载流子浓度
且随着温度上升，半导体的禁带宽度也会发生变化随着温度的上
升，半导体的禁带宽度变小。随着温度的上升，半导体的禁带宽度变小。禁带宽度降低，短路电流I SC，但向时又会降低开路电压U OC。
上式表明随着温度的升高，U OC近似线性下降，太阳电池效率降低。代人硅太阳电池的有关参数，得到dU OC／dT＝一2．3mv／℃。实验表明温度每升高1℃．硅太阳电他的开路电压将下降0.4％。
（3）少数载流子的寿命与扩散长度：短的寿命意味着少数载流子在基区中的扩散长度远小于基区的厚度，输运过程中基本上被复合了，扩散不到背面电极，收集不到光生载流子。少数载流子寿命增加，扩散长度L n增大，暗饱和电流减小，有利于提高U OC。同时I SC、FF都相应增加。扩散长度远大于基区长度时，载流子基本上都能扩散到背面电极，I SC趋于饱和。
（4）寄生电阻：实际的太阳能电池存在着串联电阻R S和并联(旁路)电阻R f。串联电阻主要来源于半导体材料的体电阻、正面电极金属栅线与半导体的接触电阻、栅线之间横向电流对应的电阻和背面电极与半导体的接触电阻（MS）等。并联电阻是PN结漏电流引起，包括绕过电池边缘的漏电流及由于结区存在晶体缺陷和外来杂质的沉淀物所引起的内部漏电。实际的太阳能电他还必须考虑与耗尽区复合相关的二极管。
（5）此外还有光谱、表面反射、晶格缺陷以及复合中心与负载不匹配等的影响。
提高太阳能电池效率的方法：
（1）激光刻槽埋藏栅线技术。用激光刻槽的方法可在表面制作倒全字塔结构，在500—900nm光谱范围内，反射率为4％~~6％，与表面制作双1层减反射膜相当。用激光制作绒面比在光滑面镀双层减反射膜层(ZnS／MgF2)电池的短路电流高4％左右，这主要是长波光(波长大于800nm)斜射进入电池的原因。激光制作绒面存在的问题是，在刻蚀中表面造成损伤同时引入一些杂质，要通过化学处理去除表面损伤层。
（2）埋层电极、表面钝化等。通过这些技术减少光生载流子的复合损失，提高载流子的收集效率，可以提高大阳电他的效率。因存在较高的晶界、点缺陷，对材料表面和体内缺陷的钝化非常重要，钝化有多种方法，通过热氧化使硅悬挂键饱和是一种比较常用的方法，可使界面的复合速度大大下降，其钝化效果取决于发射区的表面浓度，界面态密度和电子、空穴的浮获截面。
（3）单双层减反射膜。用优化凹凸表面方式减少光的反射及透射损失，以提高太阳电池的效率。还有反应离子腐蚀方法是一种无掩膜腐蚀工艺，所形成的绒面反射率特别低，在450—1000um光谱范围内的反射率可小于2％。但存在的问题是硅表面损伤严重。
（4）背表面场的形成。制造背P—N结通常采用丝网印刷浆料在网带炉中热退火的方法，该工艺在形成背表面结的同时，对多晶硅中的杂质具有良好的吸除作用，铝吸杂过一般在高温区段完成，测量结果表明，吸杂作用可使高温过程所造成的多晶硅少子的寿命下降得到恢复。良好的背表面场可明显地提高电他的开路电压。
（5）发射区形成和磷吸杂。对于高效太阳电池，发射区的形成一般采用选择扩散．在金属电极下方形成重掺杂区域而在电极间实现浅浓度扩散，发射区的浅浓度扩散既增强了电池对蓝光的响应，又使硅表面易于钝化。扩散的方法有两步扩散工艺、扩散加腐蚀工艺和
掩埋扩散工艺。对于多晶砖材料，磷吸杂对电池的影响得到广泛的应用，较长时间的磷吸杂过程(一般3—4小时)，可使一些多晶硅的少子扩散长度提高两个数星级。在衬底浓度对吸杂效应的研究中发现，即便对高浓度的衬底材料，经吸杂也能够获得较大的少子扩散长度(大于200um)，电池的开路电压大于638mv，转换效率超过17％。
太阳能电池的材料：
太阳能电池完整的示意图如下所示
对于太阳能电池的生产核心是太阳能电池（半导体PN结）的生产以及封装技术（影响使用时间）。再此我只讨论PN结的问题。关于PN结对主要的又是材料的选择，上文我已经提到，PN结可以为同质也可以是异质，所以选择材料很广泛，但是因为太阳能电池是在可见光下使用以及成本、转换效率等问题，所以对材料的选择还是需要择优而行。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。
根据所用材料的不同,太阳能电池可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池和有机太阳能电池等,其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的。
（一）硅基太阳能电池硅是最常见太阳能电池的材料，地球上含量多，成本较低、生产技术成熟以及生产规模大。目前太阳电池要求选材料的纯度为99．99998%。太阳电池对不同波长的光的灵敏度是不向的，这就是光谱特性。光谱响应峰值所对应的人射光波长是不同的，硅材料光电池所对应的波长在0.8um附近，光谱响应波长范围为0.4—1.2um，相比其他材料来讲，硅材料太阳电池可以在很宽的波长他围内得到应用。晶体硅材料是间接带隙材料，带隙的宽度(1．2eV)与1．4eV有较大的差值，从这个角度讲，硅不是最理想的太阳电池材料。但人们刘硅材料研究得最多、加工技术最成熟，而且性能稳定、无毒。它是制作半导体器件的主要材料，而半导体器件的发展又决定信息技术的发展，信息技术和光伏产业的发展共同推动着硅材料技术与生产的发展。虽然单晶硅太阳电池成本高，但是由于性能稳定，光电转换效率最高，技术也比较成熟，太阳能级单晶硅和浇铸多晶硅仍是当前全世界太阳电池最重要的材料来源。所以，无论从资源，还是从技术方面看，硅太阳电池具有其他材料大法比拟的优势。
Si基太阳能电池有晶体Si（包括单晶硅、多晶硅与带状硅）材料和薄膜Si（包括a—Si，多晶和微晶Si）材料。硅系列太阳能电池中,单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。1、单晶硅的电池工艺一般都采用表面结构化、发射区钝化、分区掺杂等技术,开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。光电的转化效率主要取决于单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的,在实验室里最高的转换效率为24.7%,规模生产时的效率为15%。
2、为了节省高质量材料,薄膜太阳能电池就成了单晶硅电池的替代产品,其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶体硅薄膜太阳能电池就是典型代表。实验室的最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。
3、由于非晶体硅薄膜太阳能电池的成本低, 非晶体硅作为太阳能电池材料尽管是一种很好的材料,但由于其光学带隙为1.7 eV,使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,这就限制了非晶体硅太阳能电池的转换效率。此外,其光电效率会随着光照时间的延续而衰减,即所谓的光致衰退S-W效应,使得电池性能不稳定。解决这些问题的途径就是制备叠层太阳能电池,叠层太阳能电池是在制备的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。
二、多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐,主要有砷化镓III-V 族化合物电池、硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池和铜铟硒薄膜电池。1硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶体硅薄膜太阳能电池效率高,成本较单晶硅电池低,也易于大规模生产。但由于镉有剧毒,会对环境造成严重的污染,因此并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。2、GaAs属于III-V族化合物半导体材料,其能隙为1.4 eV,正好为高吸收率太阳光的值,具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感,转换效率可达28%,适合于制造高效单结电池。但是GaAs材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了GaAs电池的普及。3、首次制备的GaInP电池转换效为14.7%。另外,该研究所还采用堆叠结构制备GaAs/GaSb电池,该电池是将两个独立的电池堆叠在一起,GaAs作为上电池,下电池用的是GaSb,所得到的电池效率达到31.1%。铜铟硒薄膜电池(简称CIS)材料的能隙为1.1 eV,适于太阳光的光电转换。另外,CIS薄膜太阳能电池不存在光致衰退问题,因此,CIS用作高转换效率薄膜太阳能电池材料也引起了人们的注意。4、此外还有多元化合物，因为吸收太阳光的最佳能隙为1.4eV 所以可以采用多元化合物的方式，以及有机材料太阳能电池等。
目前实用化的光伏材料电池有Si和GaAs、CdTe、以及CuInSe2等。除了晶体Si与带状Si外，其他均为薄膜材料，这些材料所制成的电池的理论转换效率、开路电压与带隙关系图如下图所示：
第三代太阳能电池：目前第三代太阳电池还在进行概念和简单的试验研究。已经提出的第三代太阳电池主要有叠层太阳电池、多带隙太阳电池和热载流子太阳电池等。叠层电池采用多层电池结构设计,每层电池的能带均不相同,顶层电池的能带最高,往下依次减少,这样能量高的光子被面能带高的电池吸收,而能量低的光子则能透过上面的电池而被下面能带低的电池吸收,从而有效地提高了太阳电池的效率。通过适当地掺杂可以在能带中引入中间能级,使太阳光入射到这种材料内部时,不同能量的光子可以将电子激发到不同能带,从而有效利用太阳光。理想情况下,通过在单结电池中引入1个或2个合适的中间能级,电池的转换率分别可以达到62%和71.2%。
部分太阳能电池材料参数如下图示：
结语
太阳能的光伏利用是解决能源危机的一种有效方法。太阳电池经过半个多世纪的发展,换效率提高了5倍,生产成本也较过去降低了2个数量级。但是作为大规模的地面应用,还有很多问题亟待解决。当前太阳电池的价格对于地面应用来说还是过高;原材料的缺乏也正在制约太阳电池的发展;最终太阳电池的核心问题还是材料问题,提高现有硅材料产量以及寻找新的廉价高效的电池材料都是发展太阳电池需要解决的问题。未来太阳电池应该朝薄膜化、大面积化和高效化的方向发展。
参考文献
1.邓志杰，郑安生：半导体材料，北京：化学工业出版社，2004.7
2.虞丽生：半导体异质结物理，北京：科学出版社，2006
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4.Martin A. Green编著狄大卫译硅太阳能电池:高级原理与实践，上海:上海交通大学出版社,2011.01
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7.关根志，雷娟，吴红霞，蔡丽：太阳能发电技术，水电与新能源，2013.1
太阳能电池
太阳能电池及材料研究 引言 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源．也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；大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。为此，人们研制和开发了太阳能电池。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光电于转换反应，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-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大阳能电池；4、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，这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。但随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它村料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。本文简要地综述了太阳能电池的种类及其研究现状，并讨论了太阳能电池的发展及趋势。 1 硅系太阳能电池 1.1 单晶硅太阳能电池 硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是*单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把一13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合．通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过23%，是大值可达23．3％。Kyocera公司制备的大面积（225cm2）单电晶太阳能电池转换效率为19．44%，国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发，研制的平面高效单晶硅电池（2cm X 2cm）转换效率达到19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池（5cm X 5cm）转换效率达8.6%。 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳能电 池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。 1．2 多晶硅薄膜太阳能电池 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们一直没有停止过研究，并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等
太阳能电池片生产工艺常用化学品及其应用
太阳能电池片生产工艺常用化学品及其应用 一般来说，半导体工艺是将原始半导体材料转变为有用的器件的一个过程，太阳能电池工艺就是其中的一种，这些工艺都要使用化学药品。 1．常用化学药品 太阳能电池工艺常用化学药品有：乙醇（C2H5OH）、氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）、氢氟酸(HF)、异丙醇（IPA）、硅酸钠（Na2SiO3）、氟化铵（NH4F）、三氯氧磷（POCl3）、氧气（O2）、氮气（N2）、三氯乙烷（C2H3Cl3）、四氟化碳（CF4）、氨气（NH3）和硅烷（SiH4），光气等。 2．电池片生产工艺过程中各化学品的应用及反应方程式： 2.1一次清洗工艺 2.1.1去除硅片损伤层： Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑ 28 80 122 4 对125*125的单晶硅片来说，假设硅片表面每边去除10um，两边共去除20um，则每片去处的硅的重量为：△g=12.5*12.5*0.002*2.33 = 0.728g。（硅的密度为2.33g/cm3） 设每片消耗的NaOH为X克，生成的硅酸钠和氢气分别为Y和Z克，根据化学方程式有： 28 ：80 = 0.728 ：ＸＸ= 2.08g 28 ：122 = 0.728 ：Y Y=3.172g 28 ：4 = 0.728 ：Z Z= 0.104g 2.1.2制绒面： Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2 ↑ 28 80 122 4 由于在制绒面的过程中，产生氢气得很容易附着在硅片表面，从而造成绒面的不连续性，所以要在溶液中加入异丙醇作为消泡剂以助氢气释放。另外在绒面制备开始阶段，为了防止硅片腐蚀太快，有可能引起点腐蚀，容易形成抛光腐蚀，所以要在开始阶段加入少量的硅酸钠以减缓对硅片的腐蚀。 2.1.3 HF酸去除SiO2层 在前序的清洗过程中硅片表面不可避免的形成了一层很薄的SiO2层，用HF酸把这层SiO2去除掉。 SiO2 + 6 HF = H2[SiF6] + 2 H2O 2.1.4HCl酸去除一些金属离子，盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与Pt 2+、Au 3+、Ag +、Cu+、Cd 2+、Hg 2+等金属离子形成可溶于水的络合物。 2.2扩散工艺 2.2.1扩散过程中磷硅玻璃的形成： Si + O2＝SiO2 5POCl3＝3 PCl5 + P2O5（600℃） 三氯氧磷分解时的副产物PCl5，不容易分解的，对硅片有腐蚀作用，但是在有氧气的条件下，可发生以下反应： ４PCl5 + 5O2＝2 P2O5 + 10Cl2↑(高温条件下) 磷硅玻璃的主要组成：小部分P2O5，其他是２SiO2·P2O5或SiO2·P2O5。这三种成分分散在二氧化硅中。 在较高温度的时候，P2O5作为磷源和Si反应生成磷，反应如下：
太阳能光伏电池标准_IEC_61427-2005(中文版)
国际标准IEC61427 第2版 2005.5 光伏太阳能系统（PVES） 储能二次电池和电池组 ―――一般要求和试验方法
目录前言 1．适用范围 2．标准性参考文献 3．术语和定义 4．使用条件 4．1光伏能源系统 4．2二次电池和电池组 4．3通用运行条件 5．一般要求 5．1机械耐受性 5．2充电效率 5.3深放电保护 5．4标记 5．5安全 5．6文件 6．功能特性 7．通用试验条件 7．1测量仪表精度 7．2测试样品的准备和维护 8．试验方法 8．1容量实验 8．2循环耐久试验 8．3荷电保持试验 8．4光伏用途循环耐久试验（极端条件）9．试验的推荐采用 9．1型式试验 9．2验收试验
前言 1）国际电工技术委员会（International Electrotechnical Commission――IEC）是一个全球性的、包括所有国家的电工技术委员会（IEC国家委员会）的标准化组织。 IEC的目的是推进所有电气和电子领域有关标准化方面的国际合作。为此目的，除了其它的活动之外，IEC出版国际标准、技术规范、技术报告、公开可获得的规范和指导（下称IEC出版物）。出版物的准备都是委托各技术委员会进行；任何IEC 国家委员会对于所涉及的出版物感兴趣都可以参加准备工作。在出版物的准备过程中，与IEC有联系的国际的、政府的和非政府组织也可以参加。IEC与国际标准化组织（International Organization for Standardization---ISO）按照两个组织一致同意的条件密切合作。 2）IEC对于技术问题所作出的结论和决议都尽可能地代表了相关问题国际上的一致意见，因为每一个技术委员会都有来自所有感兴趣的IEC国家委员会的代表。 3）IEC出版物的形式为国际上推荐采用，而且在这个意义上也已被IEC各国家委员会所接受。尽管已经尽力做到IEC出版物的技术内容准确无误，但IEC不能对其使用的方式或最终用户的误解负责。 4）为了促进国际上的一致性，所有IEC国家委员会都承诺在其国家的或地区的出版物中尽最大可能的明确使用IEC出版物。IEC出版物和国家的或地区的出版物之间的任何差异都需要在后者的出版物中予以明确标明。 5）IEC不提供其认可的程序，也不对任何声称符合IEC出版物的设备负责。 6）所有用户都应确保他们所持有的是最新版本。 7）对于由于使用或信任本出版物或其它IEC出版物所导致的任何人身伤害、财产损失或其它任何性质的损害――不论是直接的还是间接地――或者其它的费用（包括法律费用）和开销，都与IEC或其经理、雇员、服务人员或代理――包括个体的专家和技术委员会以及IEC国家委员会的委员无关。 8）注意该出版物引用的参见标准。对于正确使用本出版物，使用这些参见出版物是必须的。 9）注意本出版物的某些内容可能是专利权的标的。IEC没有责任标明任何或所有这些专利权。 IEC61427标准由IEC21技术委员会――二次电池和电池组――准备。 该第2版取代了1999年公布的第一版。该版本包括了一些技术方面的修改。 第二版在该文件第一版本的基础上重新组织，在使用条件、一般要求、功能特性、通用试验条件、试验方法以及试验的推荐采用等方面更加清晰，目的是让最终用户更容易理解。试验方法在两种不同的技术――铅酸和镍镉――方面都给予了详细清楚地解释。 该标准的内容以下述文件为基础： 关于该标准的批准投票详细情况可以在上表中示出的投票报告中去查找。 该出版物的起草根据ISO/IEC Directive Part2进行。
太阳能电池板与蓄电池配置计算公式
太阳能电池板与蓄电池配置计算公式(图) 太阳能电池板与蓄电池配置计算公式 一：首先计算出电流： 如：12V蓄电池系统； 30W的灯2只，共60瓦。 电流＝60W÷12V＝5A 二：计算出蓄电池容量需求： 如：路灯每夜累计照明时间需要为满负载7小时(h)； (如晚上8：00开启，夜11：30关闭1路，凌晨4：30开启2路，凌晨5：30关闭) 需要满足连续阴雨天5天的照明需求。(5天另加阴雨天前一夜的照明，计6天) 蓄电池＝5A×7h×(5＋1)天＝5A×42h＝210AH 另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90%左右；放电余留20%左右。 所以210AH也只是应用中真正标准的70%左右。 三：计算出电池板的需求峰值(WP)： 路灯每夜累计照明时间需要为7小时(h)； ★：电池板平均每天接受有效光照时间为4.5小时(h)； 最少放宽对电池板需求20%的预留额。 WP÷17.4V＝(5A×7h×120%)÷4.5h WP÷17.4V＝9.33 WP＝162(W)
光伏发电系统计算方法 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到几瓦的太阳能庭院灯，大到MW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或11 0V，还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。 （二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项； （三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （四）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。 光伏系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计。 在进行光伏系统的设计之前，需要了解并获取一些进行计算和选择必需的基本数据：光伏系统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区的气象资料，包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。 蓄电池的设计包括蓄电池容量的设计计算和蓄电池组的串并联设计。首先，给出计算蓄电池容量的基本方法。 （1）基本公式
太阳能电池材料的发展及应用
太阳能电池材料的发展及应用 材料研1203 Z石南起新材料（或称先进材料）是指那些新近发展或正在发展之中的具有比传统材料的性能更为优异的一类材料。新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。 随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分为金属材料、无机非金属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分为结构材料和功能材料。21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究，是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。 功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。 功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。 功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均十分重视功能材料的研发与应用，它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。在全球新材料研究领域中，功能材料约占85%。我国高技术 (863)计划、国家重大基础研究[973]计划、国家自然科学基金项目中均安排了许多功能材料技术项目（约占新材料领域70%比例），并取得了大量研究成果。
太阳能电池片的相关参数
硅太阳能电池的性能参数主要有：短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功率、填充因子和转换效率等。 ①短路电流(isc)：当将太阳能电池的正负极短路、使u=0时，此时的电流就是电池片的短路电流，短路电流的单位是安培(a)，短路电流随着光强的变化而变化。 ②开路电压(uoc)：当将太阳能电池的正负极不接负载、使i=0时，此时太阳能电池正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是伏特(v)。单片太阳能电池的开路电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.5～ 0.7v。 ③峰值电流(im)：峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。峰值电流是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是安培(a)。 ④峰值电压(um)：峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是v。峰值电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.45～0.5v，典型值为 0.48v。 ⑤峰值功率(pm)：峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。峰值功率是指太阳能电池片正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积：pm===im×um。峰值功率的单位是w(瓦)。太阳能电池的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和电池片的工作温度，因此太阳能电池的测量要在标准条件下进行，测量标准为欧洲委员会的101号标准，其条件是：辐照度lkw／㎡、光谱aml.5、测试温度25℃。
⑥填充因子(ff)：填充因子也叫曲线因子，是指太阳能电池的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值。计算公式为ff=pm/(isc×uoc)。填充因子是评价太阳能电池输出特性好坏的一个重要参数，它的值越高，表明太阳能电池输出特性越趋于矩形，电池的光电转换效率越高。串、并联电阻对填充因子有较大影响，太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，填充因子的系数越大。填充因子的系数一般在0.5～0.8之间，也可以用百分数表示。 ⑦转换效率(η)：转换效率是指太阳能电池受光照时的最大输出功率与照射到电池上的太阳能量功率的比值。即： η=pm(电池片的峰值效率)/a（电池片的面积）×pin（单位面积的入射光功率），其中pin=lkw／㎡=100mw／cm2。 组件的板形设计一般从两个方向入手。一是根据现有电池片的功率和尺寸确定组件的功率和尺寸大小；二是根据组件尺寸和功率要求选择电池片的尺寸和功率。 电池组件不论功率大小，一般都是由36片、72片、54片和60片等几种串联形式组成。常见的排布方法有4片×9片、6片×6片、6片×12片、6片×9片和6片×10片等。下面就以36片串联形式的电池组件为例介绍电池组件的板型设计方法。
太阳能电池计算完整版
太阳能电池计算 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
单晶硅太阳能电池板，铝合金边框，钢化玻璃面板 拍前请确认货期。 详细参数： 多晶硅太阳能板100W可充12V/24V 净重：11KGS 工作电压： 工作电流： 开路电压： 短路电流： 蓄电池：24V/12V 二、产品特点： 采用平均转换效率在15%以上的优质单晶硅太阳电池单片，具有优良的弱光响应性能，符合IEC61215和电气保护II级标准。太阳能电池转换效率高。而且太阳能电池板阵列一次性性能佳。 太阳能电池板阵列的表面采用高透光绒面钢化玻璃封装，气密性、耐候性好，抗腐蚀。 阳极氧化铝边框：机械强度高，具有良好的抗风性和防雹性，可在各种复杂恶劣的气候条件下使用，便于安装。 太阳能电池板在制造时，先进行化学处理，表面做成了一个象金字塔一样的绒面，能减少反射，更好地吸收光能。 采用双栅线，使组件的封装的可靠性更高。 太阳能电池板阵列抗冲击性能佳，符合IEC国际标准。 太阳能电池板阵列层之间采用双层EVA材料以及TPT复合材料，组件气密性好，抗潮，抗紫外线好，不容易老化。 直流接线盒：采用密封防水、高可靠性多功能ABS塑料接线盒，耐老化防水防潮性能好；连接端采用易操作的专用公母插头，使用安全、方便、可靠。 带有旁路二极管能减少局部阴影而引起的损害。 工作温度：-40℃～+90℃ 使用寿命可达20年以上，衰减小于20%。 三、问题集锦： 1、什么是太阳能电池 答：太阳能电池是基于半导体的光伏效应将太阳辐射直接转换为电能的半导体器件。现在商品化的太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池，目前还有碲华镉电池、铜铟硒电池、纳米氧化钛敏化电池、多晶硅薄膜太阳能电池及有机太阳能电池等。 晶体硅（单晶、多晶）太阳能电池需要高纯度的硅原料，一般要求纯度至少是%，也就是一千万个硅原子中最多允许2个杂质原子存在。硅材料是用二氧化硅（SiO2，
太阳能光伏电池标准 iec 61427-(中文版)讲课教案
太阳能光伏电池标准I E C61427-2005(中 文版)
国际标准 IEC 61427 第2版 2005.5 光伏太阳能系统（PVES） 储能二次电池和电池组 ―――一般要求和试验方法
目录前言 1．适用范围 2．标准性参考文献 3．术语和定义 4．使用条件 4．1 光伏能源系统 4．2 二次电池和电池组 4．3 通用运行条件 5．一般要求 5．1 机械耐受性 5．2 充电效率 5.3 深放电保护 5．4 标记 5．5 安全 5．6 文件 6．功能特性 7．通用试验条件 7．1 测量仪表精度 7．2 测试样品的准备和维护 8．试验方法 8．1 容量实验 8．2 循环耐久试验 8．3 荷电保持试验 8．4 光伏用途循环耐久试验（极端条件）9．试验的推荐采用 9．1 型式试验 9．2 验收试验
前言 1）国际电工技术委员会（International Electrotechnical Commission――IEC）是一个全球性的、包括所有国家的电工技术委员会（IEC国家委员会）的标准化组织。 IEC的目的是推进所有电气和电子领域有关标准化方面的国际合作。为此目的，除了其它的活动之外，IEC出版国际标准、技术规范、技术报告、公开可获得的规范和指导（下称IEC出版物）。出版物的准备都是委托各技术委员会进行；任何IEC国家委员会对于所涉及的出版物感兴趣都可以参加准备工作。在出版物的准备过程中，与IEC有联系的国际的、政府的和非政府组织也可以参加。IEC与国际标准化组织（International Organization for Standardization ---ISO）按照两个组织一致同意的条件密切合作。 2）IEC对于技术问题所作出的结论和决议都尽可能地代表了相关问题国际上的一致意见，因为每一个技术委员会都有来自所有感兴趣的IEC国家委员会的代表。 3）IEC出版物的形式为国际上推荐采用，而且在这个意义上也已被IEC各国家委员会所接受。尽管已经尽力做到IEC出版物的技术内容准确无误，但IEC不能对其使用的方式或最终用户的误解负责。 4）为了促进国际上的一致性，所有IEC国家委员会都承诺在其国家的或地区的出版物中尽最大可能的明确使用IEC出版物。IEC出版物和国家的或地区的出版物之间的任何差异都需要在后者的出版物中予以明确标明。 5）IEC不提供其认可的程序，也不对任何声称符合IEC出版物的设备负责。
有关太阳能电池板的数据计算(1)
一，太阳能光电产品计算 下面以1kW输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算数据： 1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗)： 通常逆变器的转换效率为90%（国内企业研制的大功率光伏逆变器最高转换率 已达98.8%），则当输出功率为P 1=1kW时，则实际需要输出功率应为P 2 =1kW/90％ =1.11kW；若按每天使用6小时，则耗电量为W 1 =1.11kW*6小时=6.66kWh。 2.蓄电池的选择： 按照蓄电池一次充满后连续放电（非浮充状态下）可供负载一天（6小时）使用 蓄电池采用规格: 2400WH/12V。 蓄电池容量：2400WH/12V=200AH，蓄电池每日放电量 6.66kw/12v=555Ah，即每天（6小时使用时间）的用电量为12V555Ah。蓄电池的最大放电深度最好保持在70%以内, 所以输入应为：W 2 =W 1 /0.7=6.66kwh/0.7=9.51kWh。 总共容量的计算：555Ah/0.7=792.85Ah≈800Ah，实际没有800AH的容量，可以用200AH四组就可以了． 3.太阳能电池容量的计算与当地的地理位置、太阳辐射、气侯等因素有关。首先计算标准辐照度下当地的年平均日照时数H（h） H＝年辐射总量（kcal/cm2）×1.63（Wh/kcal） 365×0.1（W/cm2） 式中0.1W/cm2是25℃，AM1.5光谱时的辐照度，也是太阳能电池的标准测试条件。 表1 我国各类地区太阳能年辐射量 将年总辐射量代入公式，可得到各地区标准辐照度下当地的年平均日照时数H （h），结果如表1 按每日有效日照时间为H小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率为70％。 太阳能电池板的输出功率应为P 3 =9.51kWh/H/70%=13.585/H(W)。 太阳能峰值功率WP是在标准条件下：辐射强度1000W/m2，大气质量AM15，电池温度25℃条件下，太阳能电池的输出功率。太阳能电池的额定输出功率与转换效率有关，一般来讲，单位面积的电池组件，转换效率越高，其输出功率越大。太阳能电池目前的转换效率一般在14-17%之间，每平方米的太阳能电池组件输出功率约140-170WP. 面积功率*面积=功率 我们按照面积电池（m2）光电转换效率为15%计算，假设此时太阳光的总功率为 1000W/m2组件的功率为P 3 =13.585/H(kW)
太阳能光伏电池标准 IEC 61427-2005(中文版)
国际标准 IEC 61427 第2版 2005.5 光伏太阳能系统（PVES） 储能二次电池和电池组 ―――一般要求和试验方法
目录前言 1．适用范围 2．标准性参考文献 3．术语和定义 4．使用条件 4．1 光伏能源系统 4．2 二次电池和电池组 4．3 通用运行条件 5．一般要求 5．1 机械耐受性 5．2 充电效率 5.3 深放电保护 5．4 标记 5．5 安全 5．6 文件 6．功能特性 7．通用试验条件 7．1 测量仪表精度 7．2 测试样品的准备和维护 8．试验方法 8．1 容量实验 8．2 循环耐久试验 8．3 荷电保持试验 8．4 光伏用途循环耐久试验（极端条件）9．试验的推荐采用 9．1 型式试验 9．2 验收试验
前言 1）国际电工技术委员会（International Electrotechnical Commission――IEC）是一个全球性的、包括所有国家的电工技术委员会（IEC国家委员会）的标准化组织。 IEC的目的是推进所有电气和电子领域有关标准化方面的国际合作。为此目的，除了其它的活动之外，IEC出版国际标准、技术规范、技术报告、公开可获得的规范和指导（下称IEC出版物）。出版物的准备都是委托各技术委员会进行；任何IEC 国家委员会对于所涉及的出版物感兴趣都可以参加准备工作。在出版物的准备过程中，与IEC有联系的国际的、政府的和非政府组织也可以参加。IEC与国际标准化组织（International Organization for Standardization ---ISO）按照两个组织一致同意的条件密切合作。 2）IEC对于技术问题所作出的结论和决议都尽可能地代表了相关问题国际上的一致意见，因为每一个技术委员会都有来自所有感兴趣的IEC国家委员会的代表。 3）IEC出版物的形式为国际上推荐采用，而且在这个意义上也已被IEC各国家委员会所接受。尽管已经尽力做到IEC出版物的技术内容准确无误，但IEC不能对其使用的方式或最终用户的误解负责。 4）为了促进国际上的一致性，所有IEC国家委员会都承诺在其国家的或地区的出版物中尽最大可能的明确使用IEC出版物。IEC出版物和国家的或地区的出版物之间的任何差异都需要在后者的出版物中予以明确标明。 5）IEC不提供其认可的程序，也不对任何声称符合IEC出版物的设备负责。 6）所有用户都应确保他们所持有的是最新版本。 7）对于由于使用或信任本出版物或其它IEC出版物所导致的任何人身伤害、财产损失或其它任何性质的损害――不论是直接的还是间接地――或者其它的费用（包括法律费用）和开销，都与IEC或其经理、雇员、服务人员或代理――包括个体的专家和技术委员会以及IEC国家委员会的委员无关。 8）注意该出版物引用的参见标准。对于正确使用本出版物，使用这些参见出版物是必须的。 9）注意本出版物的某些内容可能是专利权的标的。IEC没有责任标明任何或所有这些专利权。 IEC 61427 标准由IEC 21 技术委员会――二次电池和电池组――准备。 该第2版取代了1999年公布的第一版。该版本包括了一些技术方面的修改。 第二版在该文件第一版本的基础上重新组织，在使用条件、一般要求、功能特性、通用试验条件、试验方法以及试验的推荐采用等方面更加清晰，目的是让最终用户更容易理解。试验方法在两种不同的技术――铅酸和镍镉――方面都给予了详细清楚地解释。 该标准的内容以下述文件为基础： 关于该标准的批准投票详细情况可以在上表中示出的投票报告中去查找。 该出版物的起草根据ISO/IEC Directive Part 2 进行。
太阳能电池板与蓄电池配置计算公式
太阳能电池板与蓄电池配置计算公式 一：首先计算出电流： 如：12V蓄电池系统； 30W的灯2只，共60瓦。 电流=60W-12V= 5A 二：计算出蓄电池容量需求： 如：路灯每夜累计照明时间需要为满负载7小时(h); (如晚上8：00 开启，夜11：30 关闭1 路，凌晨4：30 开启2 路，凌晨5：30 关闭) 需要满足连续阴雨天5 天的照明需求。(5 天另加阴雨天前一夜的照明，计6 天) 蓄电池=5A X7h X(5 + 1)天=5A X42h= 210AH 另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90%左右；放电余留20%左右。 所以210AH也只是应用中真正标准的70%左右。 三：计算出电池板的需求峰值(WP)： 路灯每夜累计照明时间需要为7小时(h); ★：电池板平均每天接受有效光照时间为小时(h) ； 最少放宽对电池板需求20%的预留额。 W- = (5A X7h X120%— WP-= WP=162(W)
光伏发电系统计算方法 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到几瓦的太阳能庭院灯，大到MV级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或11 0V,还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。 （二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保 护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项； （三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （四）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC 110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般 都是12VDC 24VDC 48VDC为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电 能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。光伏系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计。
太阳能电池板标准测试方法
太阳能电池板标准测试方法（模拟太阳能光） 一、开路电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为开路电压； 二、短路电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，直接测试值为短路电流； 三、工作电压：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，正负极并联一个相对应的电阻，（电阻 值的计算：R=U/I），测试值为工作电压； 四、工作电流：用500W的卤钨灯，0～250V的交流变压器，光强设定为3.8~4.0万LUX，灯与测试平台的距离大约为15-20CM，串联一个相对应的电阻，（电阻值的计算：R=U/I），测试值为工作电流。 问:太阳能电池板在阴天或日光灯下能产生电吗? 答:准确的说法是产生很小的电流.基本上可以说是忽略不计. 问:在白炽灯下或阳光下能产生多大电流? 答:在白炽灯下距离远近都是有差别的.同样阳光下上午,中午,下午,产生的电流也是不同的. 问:太阳能测试标准是什么?在白炽灯下多大灯泡多远距离测试算标准呢? 答:太阳能测试标准光照强度为:40000LUX,温度:25度.我们做过测试一般白炽灯100W, 距离0.5-1CM,这样测试和标准测试相差不大. 问:太阳能电池板寿命是多长时间? 答:一般封装方式不同使用寿命会不同,一般钢化玻璃/铝合金外框封装寿命20年以上. 环氧树脂封装15年以上. 问:为什么太阳能电池在太阳底下和出厂测试参数不同? 答: 99%工厂用流明计测出的是光通量的数值.但是实际上太阳能电池板是根据照度来 转换电能的，照度越强功率值越大 迅速增长的太阳能产业对太阳能电池及电池板测试有极为紧迫的需要。如今的解决方 案大体又有两种：一是全套专用的系统，二是利用现有标准化仪器及软件进行系统 集成。集成的方案能建造更低成本的测试系统，并可根据测试要求的变化修改测试系统。例如，如果您的测试要求更高精度或更宽电流范围，需要更换的就只是测试系统 中的个别仪器，而不是整个系统。此外，标准化的硬件和软件也可用于其它的测试系统。太阳能电池在研发、质量保证和生产中都需要测试。虽然对于不同的行业和应用，
太阳能电池板日发电量简易计算方法
太阳能电池板日发电量简易计算方法 太阳能电池板日发电量 简易计算方法 太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择各部件。太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素： Q1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？ Q2、系统的负载功率多大？ Q3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？ Q4、系统每天需要工作多少小时？ Q5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？ 下面以(负载)100W输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算方法： 1. 首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗)： 若逆变器的转换效率为90％，则当输出功率为100W时，则实际需要输出功率应为100W/90％=111W；若按每天使用6小时，则耗电量为111W*6小时=666Wh，即0.666度电。 2. 计算太阳能电池板： 按每日有效日照时间为5小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为666Wh÷5h÷70% =190W。其中70％是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。 3. 180瓦组件日发电量 180×0.7×5=567WH=0.63度 1MW日发电量=1000000×0.7×5=3500,000=3500度 例2：安10w灯，每天照明6小时，3个连雨天，如何计算太阳能电池板wp?以及12V 蓄电池ah? 每天的用电量: 10W X 6H= 60WH, 计算太阳能电池板: 假设你安装点的平均峰值日照时数为4小时. 则:60WH/4小时, = 15WP 太阳能电池板. 再计算充放电损耗, 以及每天需要给太阳能电池板的补充: 15WP/0.6= 25WP, 也就是一块25W的太阳能电池板就够了. 再计算蓄电池. 60WH/12V=5AH. 每天要用12V5AH的电量. 三天则为12V15AH.
钙钛矿太阳能电池材料
背景 在能源紧缺的现代社会，为了维持人类的可持续发展，科学家们一直致力于新能源的研究，其中至少在几十亿年内都取之不尽的太阳能便成了热门的研究对象。 太阳能电池大家都不陌生，它通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能。钙钛矿材料我们也很熟悉，就是一类有着与钛酸钙（CaTiO3）相同晶体结构的材料，其结构式一般为ABX3，其中A和B是两种阳离子，X是阴离子。 但钙钛矿太阳能电池却是一个比较新的概念。 2009年日本桐荫横滨大学的宫坂力教授将碘化铅甲胺和溴化铅甲胺应用于染料敏化太阳能电池，获得了最高%的光电转化效率，此为钙钛矿光伏技术的起点 但它直到2014年左右才被人们重视起来。是因为在短短几年间其效率一直在显著提升，这是NREL上实验室最高电池效率的图，我们可以看出钙钛矿材料的效率上升速率远远超过了其他同类型材料。钙钛矿材料被认为是最有可能取代硅晶材料作为太阳能电池的材料 概述 钙钛矿太阳电池一般采用有机无机混合结晶材料——如有机金属三卤化物CH3NH3PbX3（X=Cl, Br, I）作为光吸收材料。该材料具有合适的能带结构，其禁带宽度为，因与太阳光谱匹配而具有良好的光吸收性能，很薄的厚度就能够吸收几乎全部的可见光并用于光电转换。 如图所示，这是钙钛矿太阳能电池的一般结构结构，由上到下分别为玻璃、FTO、电子传输层（ETM）、钙钛矿光敏层、空穴传输层（HTM）和金属电极。其中电子传输层常常用TiO2 钙钛矿电池一个显著的特点是IV曲线（伏安曲线）的滞后（I-V hysteresis）（通常叫滞后现象或迟滞现象），一般从反向扫描（开路电压－短路电流）得到的曲线比正向扫描（短路电流－开路电压）看起来好很多。现在对钙钛矿的这种现象还没有一个很好的解释，目前比较合理的解释是：钙钛矿材料具有很强的铁电性能（ferroelectricity）以及巨大的介电常数，导致电池的低频电容很大，比其他任何一种光伏电池都显著。 文献
太阳能电池计算(苍松参考)
单晶硅太阳能电池板，铝合金边框，钢化玻璃面板 拍前请确认货期。 详细参数： 多晶硅太阳能板100W 可充12V/24V 净重：11KGS 工作电压：33.5V 工作电流：2.99A 开路电压：41.5V 短路电流：3.57A 蓄电池：24V/12V 二、产品特点： ●采用平均转换效率在15%以上的优质单晶硅太阳电池单片，具有优良的弱光 响应性能，符合IEC61215和电气保护II级标准。太阳能电池转换效率高。 而且太阳能电池板阵列一次性性能佳。 ●太阳能电池板阵列的表面采用高透光绒面钢化玻璃封装，气密性、耐候性好， 抗腐蚀。 ●阳极氧化铝边框：机械强度高，具有良好的抗风性和防雹性，可在各种复杂 恶劣的气候条件下使用，便于安装。 ●太阳能电池板在制造时，先进行化学处理，表面做成了一个象金字塔一样的 绒面，能减少反射，更好地吸收光能。 ●采用双栅线，使组件的封装的可靠性更高。 ●太阳能电池板阵列抗冲击性能佳，符合IEC国际标准。 ●太阳能电池板阵列层之间采用双层EVA材料以及TPT复合材料，组件气密性 好，抗潮，抗紫外线好，不容易老化。 ●直流接线盒：采用密封防水、高可靠性多功能ABS塑料接线盒，耐老化防水 防潮性能好；连接端采用易操作的专用公母插头，使用安全、方便、可靠。 ●带有旁路二极管能减少局部阴影而引起的损害。 ●工作温度：-40℃～+90℃ ●使用寿命可达20年以上，衰减小于20%。 三、问题集锦： 1、什么是太阳能电池 答：太阳能电池是基于半导体的光伏效应将太阳辐射直接转换为电能的半导体器件。现在商品化的太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池，目前还有碲华镉电池、铜铟硒电池、纳米氧化钛敏化电池、多晶硅薄膜太阳能电池及有机太阳能电池等。
太阳能电池计算
太阳能电池计算 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
单晶硅太阳能电池板，铝合金边框，钢化玻璃面板拍前请确认货期。 详细参数： 多晶硅太阳能板100W 可充12V/24V 净重：11KGS 工作电压： 工作电流： 开路电压： 短路电流： 蓄电池：24V/12V 二、产品特点： 采用平均转换效率在15%以上的优质单晶硅太阳电池单片，具有优良的弱光响应性能，符合IEC61215和电气保护II级标准。太阳能电池转换效率高。而且太阳能电池板阵列一次性性能佳。 太阳能电池板阵列的表面采用高透光绒面钢化玻璃封装，气密性、耐候性好，抗腐蚀。 阳极氧化铝边框：机械强度高，具有良好的抗风性和防雹性，可在各种复杂恶劣的气候条件下使用，便于安装。 太阳能电池板在制造时，先进行化学处理，表面做成了一个象金字塔一样的绒面，能减少反射，更好地吸收光能。
采用双栅线，使组件的封装的可靠性更高。 太阳能电池板阵列抗冲击性能佳，符合IEC国际标准。 太阳能电池板阵列层之间采用双层EVA材料以及TPT复合材料，组件气密性好，抗潮，抗紫外线好，不容易老化。 直流接线盒：采用密封防水、高可靠性多功能ABS塑料接线盒，耐老化防水防潮性能好；连接端采用易操作的专用公母插头，使用安全、方便、可靠。 带有旁路二极管能减少局部阴影而引起的损害。 工作温度：-40℃～+90℃ 使用寿命可达20年以上，衰减小于20%。 三、问题集锦： 1、什么是太阳能电池 答：太阳能电池是基于半导体的光伏效应将太阳辐射直接转换为电能的半导体器件。现在商品化的太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池，目前还有碲华镉电池、铜铟硒电池、纳米氧化钛敏化电池、多晶硅薄膜太阳能电池及有机太阳能电池等。 晶体硅（单晶、多晶）太阳能电池需要高纯度的硅原料，一般要求纯度至少是%，也就是一千万个硅原子中最多允许2个杂质原子存在。硅材料是用二氧化硅（SiO2，也就是我们所熟悉的沙子）作为原料，将其熔化并除去杂质就可制取粗级硅。从二氧化硅到太阳能电池片，涉及多个生产工艺和过程，一般大致分为：二氧化硅—>冶金级硅—>高纯三氯氢硅—>高纯度多晶硅—>单晶硅棒或多晶硅锭—>硅片—>太阳能电池片。
太阳能电池片各参数异常的原因总结
电池片各参数异常的原因 Isc 1234????????????偏低的原因： 、绒面较差光反射率较大；、扩散方块电阻偏低磷掺杂过多；、丝网印刷第三道出现虚印、断线或者副栅线宽度过宽 等现象电流不能被有效地收集；、烧结炉温度出现较大波动； 1. 容易理解。 2. 重掺杂会加大表面复合 3. 容易理解 4. 烧结不好引起欧姆接触不好，致使串联电阻增大 Voc 1pn 234??????????????????偏低的原因： 、绒面较差扩散结不均匀；、扩散方块电阻偏高无法形成有效的电势差； 铝浆型号用错；、丝网印刷第二道铝浆搅拌不均匀；印刷重量偏低；、烧结温度出现波动； 1. 方块电阻不均匀，结深高低不一致，烧结Ag 电极渗透中，有的地方接触不好，有的地方可能过烧 2. 即掺杂太少 3. Rs 1234?????????? 偏高的原因： 、绒面较差电极接触不均匀；、扩散方块电阻偏高接触电阻增大；、丝网印刷第三道出现虚印、断线接触电阻增大； 、烧结炉温度出现较大波动； Rsh 1pn 2pn 3pn pn 45pn ????????????????????????????偏低的原因： 、绒面较差扩散结不均匀； 、扩散方块电阻偏高结过浅；未完全刻蚀边缘漏电；、刻蚀过度刻蚀结被破坏；硅片表面被浆料污染（尤其是铝浆污染）结被破坏；、丝网印刷漏浆上下电极发生短路，产生漏电；、烧结温度过高结被破坏；
1． 2．扩散方块电阻偏高，即扩散掺杂浓度低，导致内建电场偏低，耗尽区电阻变小 3. 未完全刻蚀必然导致边缘漏电，容易理解；过度刻蚀导致并联电阻降低，是因为PN 结所占的横截面积变小，所以耗尽层总电阻变小。 4. 铝浆在N 区的扩散会破环PN 结，因为它是受主杂质。正面滴落的铝浆，有可能在烧结过程中扩散穿过PN 结，导致PN 结被破环发生短路。如果硅片边缘附有漏浆，可直接引起边缘漏电。 5. 烧结温度太高，可导致Ag 的扩散太大，以致穿过PN 结，直接导致短路 FF 1Rs Rs 2Rsh Rsh ???偏低的原因： 、偏高（参考偏高的产生原因）；、偏低（参考偏低的产生原因）；