高效HIT异质结太阳能电池相关资料介绍

Solar&SmartEnergy总裁charlesHanasaki说："品牌的改变是松下集团扩大其太阳能业务的全球战略的一部分，相同的生产和销售结构和其高级的HIT太阳能组件都将继续，只不过都是冠上松下的品牌。此外，松下集团将继续投资太阳能业务，为我们的业务合作伙伴提供更高层次的服务，为客户提供更高质量、更高效率的组件。"

三洋的内置异质结面薄膜(HIT)技术于1997年推出，并迅速成为一个高度知名的品牌，其效率仅次于太阳能技术领军企业SunPower的太阳能电池效率。

高效HIT太阳能光伏电池技术调研

时间：2012-04-25 14:27:19 来源：作者：

HIT是HeterojunctionwithIntrinsicThin-layer的缩写,意为本征薄膜异（膜厚5～

10nm）质结.HIT太阳能电池是以光照射侧的p/i型a-Si膜和背面侧的i/n型a-Si膜（膜厚5～10nm）夹住单结晶Si片的来构成的.

图一.HIT太阳能光伏电池结构

HIT太阳能光伏电池基板以硅基板为主；在硅基板上沉积高能隙(Energybandgap)的硅奈米薄膜，表层再沉积透明导电膜，背表面有着背表面电场。通过优化硅的表面织构，可以降低透明导电氧化层（TCO）和a-Si层的光学吸收损耗。HIT太阳能光伏电池抑制了p 型、i型a-Si的光吸收率，而增强n型c-Si的光吸收率。

HIT太阳能光伏电池在技术上的优势

由于HIT太阳能电池使用a-Si构成pn结，所以能够在200℃以下的低温完成整个工序。和原来的热扩散型的结晶太阳电池的形成温度（～900℃）相比较，大幅度地降低了制造工艺的温度。由于这种对称构造和低温工艺的特征，减少了因热量或者膜形成时产生的Si晶片的变形和热损伤，对实现晶片的轻薄化和高效化来说是有利的，具有业界领先的高转换效率（研究室水平为23％，量产水平为20％），即使在高温下，转换效率也极少降低，利用双面单元来提高发电量。

图三暗状态时的I-V特性比较

化学钝化和HIT太阳能光伏电池构造的寿命关系

采用μ-PCD法测定HIT太阳能光伏电池的少子寿命。μ-PCD法得到的寿命值虽然同时反映了体复合速度和表面复合速度两方面，但由于是在同一批(LOT)里抽出相邻的芯片，所以可认为体(BULK)的影响基本相同，所不同的是表面的差异。根据下图可以发现，HIT构造的钝化性能要比化学钝化(CP法)更优异。

图四化学钝化

HIT太阳能光伏电池的Voc和寿命之间的依存性

发现通过形成低损伤的a-Si膜和提高表面的清净度等可以提高寿命和Voc，Voc和寿命之间是一种正的线性关系。即HIT构造中的a-Si钝化性能的好坏和HIT太阳电池的Voc 大小相关。所以，通过提高a-Si的钝化性能以提高寿命的方法可以认为对提高HIT太阳电池的输出电压是有效的。

图五Voc和载流子寿命(us)的关系

太阳能光伏电池单晶体硅的表面清洁度更高，同时抑制了非晶硅层形成时对单晶通过这些改良，这种电池的电能输出功率损失下降，

图六HIT太阳能光伏电

高效HIT光伏电池技术调研（三）

关键词: 太阳能光伏电池光伏

北极星太阳能光伏网讯:本文主要讲述HIT太阳能光伏电池的制造工艺、

一、HIT太阳能光伏电池的制作工艺

HIT太阳能光伏电池的关键技术是a-Si:H薄膜的沉积，要求沉积的本征a-Si:H薄膜的缺陷态密度低，掺杂a-Si:H的掺杂效率高且光吸收系数低，最重要的是最终形成的a-Si:H/Si 界面的态密度要低。目前，普遍采用的等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）沉积本征及掺杂的a-Si:H膜，同时热丝化学气相沉积法（HWCVD）制备a-Si:H法也被认为很有前景。

PECVD法制备a-Si:H薄膜

利用等离子里中丰富的活性粒子来进行低温沉积一直是a-Si:H制备的重要方法。在真空状态下给气体施加电场，气体在电场提供的能量下会有气态转变为等离子体状态。其中含有大量的电子、离子、光子和各类自由基等活性粒子。等离子体是部份离子化的气体，与普通气体相比，主要性质发生了本质的变化，是一种新物质聚集态。等离子体中放置其中的衬底可以保持在室温，而电子在电厂的激发下会得到足够多的能量（2-5eV），通过与分子的碰撞将其电离，激发。

PECVD的缺点表现在两个方面，一是它的不稳定性，二是电子和离子的辐射会对所沉积的薄膜构成化学结构上的损伤。等离子体作为准中性气体，它的状态容易被外部条件的改变而发生变化。衬底表面的带电状态，反应器壁的薄膜附着，电源的波动，气体的流速都会改变活性粒子的种类和数量，并且等离子体的均匀性也难以控制，这样都会改变衬底的状态。等离子体中的离子轰击和光子辐照，除了会影响沉积膜的质量，还会影响下面的硅衬底。

光谱响应的研究结果表明对于蓝光区，HIT太阳能光伏电池的光谱相应提高，而在红光区，光谱相应变低。这说明对于本征层的钝化效果提高了蓝光光谱响应的结果，而对于硅片内部的损伤，则对红光部分，光谱相应降低，量子效率下降。对于这种情况，可以下调等离子体的功率，但是同时也会降低等离子体的稳定性。

HWCVD热丝化学气相沉积制备a-Si:H薄膜

是利用热丝对气体进行催化和分解的软性过程，不会产生高能粒子轰击，对衬底的损伤较小，可以容易的移入或者移出沉积室，能够方便从实验室转换到生产线上。在HIT太阳能光伏电池中，非晶硅发射极和晶体硅之间夹着5纳米后，缺陷密度低于非晶硅的本征非晶硅薄膜。

HWCVD的缺点在于非晶硅的外延可以穿透5纳米后的本征薄膜而与晶体硅直接接触，这样会导致高缺陷，这样界面面积和缺陷态密度的增大会导致高的暗电流，继而开路电压也会减低。在制备中将温度控制在200度以下能够抑制非晶硅的外延。

二、HIT太阳能光伏电池工艺的改良方向

提高界面钝化效果

当非晶硅和晶体硅的界面陷阱密度由10^11每平方厘米上升到10^12每平方厘米时，电池效率会降低20%。本征非晶硅的钝化效果由于a-Si:H薄膜的存在而变差，这可能是衬

底中的少子波函数穿过本征非晶硅而和a-Si:H薄膜中的缺陷态相互作用，这样构成了载流子的复合通道。可以使用多形硅来作为钝化层，因为它具有更低的缺陷态密度和暗电流。

高效HIT光伏电池技术调研（三）(2)

关键词: 太阳能光伏电池光伏

光陷结构和表面清洗

将制绒后的织构表面层使用硫酸和双氧水进行氧化，然后使用使用浓度为1%的氢氟酸进行60到180秒的腐蚀，这样可以去除缺陷层来使粗糙度降低，接近抛光硅的效果。

栅电极的优化设计

如果可以去除栅线的延展部分，纵横比提高1.0以后，效率可以在提高1.6%。这取决于对于银浆的流变学研究和丝网印刷的改进。

三、HIT光伏电池的市场展望

目前，市面上的HIT太阳能光伏电池全部来源于松下下属的三洋公司。三洋的HIT太阳能光伏电池转换率最高为20.2%，该款太阳能电池的模组转换率可达17.8%.

相对于传统晶硅电池，HIT太阳能光伏电池相对更加环保；可实现薄型化，所以使用少量的硅即可。制作硅晶圆等时实际上需要相当大的能源，因此薄型也是一个重要因素。由此看来，如果追求更加环保的方式，HIT太阳能光伏电池是最佳选择。HIT太阳能光伏电池单元实现超薄对公司来说，还具有降低制造成本的效果。从成本来看，在HIT太阳能光伏电池等结晶硅型太阳能电池单元中，硅晶圆在总成本中所占的比例非常大，减薄其厚度是降低成本的重点。

为了降低成本同时保持高转换效率，近年来HIT电池得到了迅速的发展。这种异质结结构的电池是综合两者优点充分发挥各自长处的最佳设计。本文介绍了HIT电池的结构与特点，综述了HIT电池的发展现状，并对HIT电池的未来进行了展望。

1、HIT太阳能电池的结构与特点

1.1HIT太阳能电池的结构

图1为HIT、太阳能电池的基本构造，其特征是以光照射侧的p-i型a-Si：H膜(膜厚5～lOnm)和背面侧的i-n型a_Si：H膜(膜厚5～10nm)夹住晶体硅片，在两侧的顶层形成透明的电极和集电极，构成具有对称结构的HIT太阳能电池。

1.2HIT太阳能电池的特点

(1)低温工艺

HIT电池结合了薄膜光伏电池低温(《250℃)制造的优点，从而避免采用传统的高温(》900℃)扩散工艺来获得p-n结。这种技术不仅节约了能源，而且低温环境使得a_Si：H基薄膜掺杂、禁带宽度和厚度等可以较精确控制，工艺上也易于优化器件特性;低温沉积过程中，单品硅片弯曲变形小，因而其厚度可采用本底光吸收材料所要求的最低值(约80μm);同时低温过程消除了硅衬底在高温处理中的性能退化，从而允许采用“低品质”的晶体硅甚至多晶硅来作衬底。

(2)高效率

HIT电池独有的带本征薄层的异质结结构，在p_n结成结的同时完成r单晶硅的表面钝化，大大降低了表面、界面漏电流，提高了电池效率。目前HIT电池的实验室效率已达到23%，市售200W组件的电池效率达到19.5%。

(3)高稳定性

HIT电池的光照稳定性好，理沧研究表明非品硅薄膜/晶态硅异质结中的非晶硅薄膜没有发现Staebler-Wronski效应，从而不会出现类似非晶硅太阳能电池转换效率因光照而衰退的现象;HIT电池的温度稳定性好，与单晶硅电池一0.5%/℃的温度系数相比，HIT电池的温度系数可达到一0.25%/℃，使得电池即使在光照升温情况下仍有好的输出…“。

(4)低成本

HIT电池的厚度薄，可以节省硅材料;低温工艺可以减少能量的消耗，并且允许采用廉价衬底;高效率使得在相同输出功率的条件下可以减少电池的面积，从而有效降低了电池的成本。

2、HIT太阳能电池的发展现状

2.1HIT太阳能电池的技术发展状况

1990年，日本Sanyo公司最早开始研究异质结太阳能电池。1992年，Tanaka等就创下p-a-Si：H/i-a-Si：H/n_c-Si结构太阳能电池光电转换效率18.1%的纪录，并将这种带有本征薄层的结构称之为HIT结构。此后，中国、美国、德国、法国、意大利、荷兰等同家也相继投入到HIT太阳能电池的研究中(表1为各国研究的HIT电池的种类、制备工艺以及电池所能达到的转换效率情况)。为进一步提高电池的效率，其研究主要侧重于以下几个方面。

1)异质结能带结构的优化

H1T电池与传统电池最大的区别就是非晶硅与晶体硅构成的异质结结构。通过设计异质结界面的势垒高度获得合适的能带结构，以提高电池的转换效率。以Sanyo公司HIT电池为例，在(p)a-Si/(i)a-Si/(n)c-Si的异质结结构中，非晶硅与单晶硅界面价带位错要小，以便收集空穴，同时导带的位错要尽可能大，以阻I七电子的通过。异质结势垒高度的设计主要是通过控制非晶硅薄膜的沉积参数来实现的。

(2)非晶硅层的制备方法

HIT电池的非晶硅层通常用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术进行制备。近年来，中科院研究生院张群芳等以及美国国家可再生能源实验室(NERL)T.H.Wang等口朝采用热

丝增强化学气相沉积(HWCVD)技术制备了P型衬底的HIT电池。与PECVD相比，HWCVD 产生的等离子能量较低，能有效避免离子的轰击，同时可产生用于预处理硅片表面的低能原子氢，制备过程中的粉尘较少，不易使a-Si：H薄层短路。此外，美国纽约州立大学的

B.Jagannathan等还用直流磁控溅射技术制备了P型HIT电池，在0.3cm2的面积上得到了550mV的开路电压和30mA/cm2的短路电流。

(3)背面场(BSF)的研究

背面场能改善背面复合速率和背表面反射，从而提高开路电压、增大短路电流。制备背面场的传统方法有销合金法、硼扩散法、磷扩散法等，但这些工艺都需要高温过程，只能先制备背面场再沉积非晶硅簿膜。与HIT电池低温工艺兼容的制备工艺主要有在单晶硅背面沉积重掺杂非晶硅薄膜形成背面场。ToruSawada等用PECVD法在n型衬底上制备出HIT 结构(i/na-Si)的背面场。该背面场利用了异质结的特性，不需要重掺杂就能形成。结果显示，HIT结构背面场达到了比热氧钝化更好的表面钝化效果。Y.Ves-chetti等u80还用光刻、硼离子注入实现了局部背面场(LocalBSF)，与全面积(Full)铝合金背面场相比，开路电压大大提高，达到了676mV，为P型HIT电池开路电压的最高值。H.D.Goldbach等用P“μc-Si制作了P型HIT电池的背面场。因为μc-Si比a-Si有更高的掺杂效率，所以能实现高浓度的掺杂，

从而降低激活能，形成性能优良的背面场，提高电池转换效率。数值模拟结果表明，在n 型衬底HIT电池的背面增加一层重掺杂的n+层可以起到背面场的作用，使电池的效率提高到24.35%。

(4)衬底材料的选取

…衬底的类型不同，电池的转换效率也不同。TucciM等研究发现，n型衬底的HIT电池由于异质结能带结构方而的优势，其转换效率略高于P型衬底的太辟j能电池，但P型衬底太阳能电池对界面的要求较低，因此易于制备。T.H.Wang等分别用P型区熔(FZ)硅和直拉(CZ)硅作衬底制成了HIT电池，结果发现衬底为FZ硅太阳电池的效率高于CZ硅。美国国家可雨生能源实验室的WangQi等用HWCVD法在Fz衬底上制备的HIT太阳能电池的效率已达到19.1%。但是FZ硅的价格高于CZ硅，因此应从效率和成本两方新综合考虑，选择合适的衬底。另外，为了减小电池对入射光的反射牢，绒面衬底也被应用到HIT电池中，并且取得了租好的减反射效果。

(5)发射极材料的革新

为了减少非晶硅层对入射光的吸收，可采用宽带隙材料如微晶硅(μc-Si)、纳晶硅(nc-Si)等作为发射极，提高光的透过率。CSummontc等用RF-PECVD技术，通过高氢气稀释的气源，在P型衬底上制备了n型μc-Si发射极，结果显示，与a-Si发射极相比，HIT电池的短路电流和转换效率有明显提高。中科院半导体所许颖等也用RF-PECVD在p型衬底上制备出了n型nc-Si发射极。除PECVD法以外，中科院研究生院的张群芳等还用HWCVD法制备μc-Si发射极。另外，J.Danmon-Lacoste等用PECVD法在形成多态硅(pm-Si)的条件下制各了HIT电池的本征层，测试结果显示pm-Si的载流于有效寿命比a-Si高出1个数量级。

2.2Hrr太阳能电池的产业化状况

HIT电池模块自1997年投人市场吼来发展极为迅速。图2为2004年各类太阳能电池所占市场份额，由图2可知，短短数年问HIT电池已占据世界光伏市场5%的市场份额。在研究及其大规模产业化的过程中，Sanyo做出了重要贡献。自1991年HIT电池的研究工作取得突破性进展，在1cm2面积上制备出转换效率为20.0%的HIT电池以来，Sanyo公司在工业化生产中推出了名为HITPower21的电池组件，转换效率高达17.39%，它由96片HIT 电池组成.输出功率为180W。同时，，Sanyo公司还推出了能替代屋顶瓦片的高性价比太阳电池模块(HITpowerroof)。双面模块(HITpowerdouble)也随后面世，特别适合安装在地面以及围墙等设施上。

2003年4月，Sanyo公司推出了输出功率为200W的HIT电池模块.模块的电池转换效率达到19.5%，模块效率为17%，并且温度特性有大幅提高，年发电量比传统太阳电池多出43%。2006年，HIT电池的最高转换效率达到21.8%，270W的HIT电池模块首先在欧洲上市，工程中太阳能电池模块的用量可再减少约25%。

2009年5月，Sanyo公司又将HIT池的转化效率提高到23%的世界纪录。同年9月，该公司又以厚度仅为此前1/2左右的98μm的HIT太阳能电池实现了22.8%的电池单元转化

效率(开路电压(Voc)为0.743，短路电流(Isc)为38.8mA/cm2.填充因子(FF)为79.1%.电池单元面积为100.3cm2)。虽然厚度减半，但电弛单元转换效率却只降低了0.2%。由于减少了占成本1/2的硅的使用量.从而为HIT电池的低成本化开辟了道路。同时Sanyo计划近期将此技术应用于量产，并在FY2013赢得日本光伏市场的最大份额，从而显示出HIT电池具有极大的发展潜力。

德国在软件模拟计算中取得了较大的进步.使转化效牢提高到了19.8%;美国研究的HIT 电池效率也达到了19.1%。但是由于核心工艺技术和关键设备技术产业化生产工艺还不是很成熟.产业化电池效率不是很高，他们将在今后的研究中大力改进工艺，实现大规模产业化生产。

3、结束语

HIT电池虽然发展很迅速，但是仍然存在许多问题。出于生产过程中的每一步工艺要求都很严格，所以在保证高效的情况下，大规模的量产还需要进一步的研究。HIT电弛虽然效率已选23%，成本也在逐渐降低，但发电成本仍然远高于传统方法的发电成本。

目前，HIT电池研究最多的是非晶硅/单晶硅异质结电池，其中廉价非晶硅的用量很少，而价格昂贵的单晶硅仍占多数。因此，为了满足国民生产对太阳能电池组件的需求.在以后的研究中，一方面应大力开发新技术在保证电池转换效率的前提下降低HIT电池的厚度;另一方面用廉价材料代替价格昂贵的单晶硅材料来降低成本，如多晶硅。同时也可以通过开发新技术来降低单晶硅的生产成本。

太阳能电池发展现状综述

太阳能电池发展现状综述摘要：随着社会的发展，传统能源消耗殆尽,能源越来越收到重视。其中发展前景最为广阔的莫过于太阳能。太阳能绿色环保，因此逐渐受到了人们的普遍重视。太阳能已成为新能源领域最具活力的部分，世界各国都致力于发展太阳能。本文主要阐述了太阳能电池的发展历程，太阳能电池的种类，太阳能电池的现状以及发展前景. 关键词：太阳能电池；太阳能电池种类；发展现状； Narration on the Current Situation of Solar Battery Abstract:With the development of society, traditional energy will be used up in a short time.Eneygy are being payed more and more attention.And the solar energy is the most promising.Because of its’environmental protection,it gets widespread attention. Solar energy has become the most vibrant part among the new energy field,and all countrise tried their best to develop solar energy.This article mainly explains the development of solar battery,the types of solar battery,curent situation of solar battery and its’ prospect. Key Words:solar battery; types of solar battery; curent situation of solar battery 1引言随着经济的发展，能源的重要性日趋凸显。但是石油、煤等不可生起源消耗殆尽，人们开始探索新的能源。太阳能取之不尽用之不竭，因此受到了人们的亲睐。在太阳能电池领域中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域[1]．太阳能电池的研制和开发日益得到重视．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的光电子转化反应。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一V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；③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[2]．这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因. 本文简要地综述了太阳能电池发展进程，太阳能电池的种类，以及发展现状，并讨论了太阳能电池的发展趋势。 2太阳能电池现状及其前景

异质结太阳能电池综述

异质结太阳能电池研究现状一、引言：进入21世纪，传统的化石能源正面临枯竭，人们越来越认识到寻求可再生能源的迫切性。据《中国新能源与可再生能源发展规划1999白皮书统计，传统化石能源随着人们的不断开发已经趋于枯竭的边缘，各种能源都只能用很短的时间，石油：42年，天然气：67年，煤：200年。而且，由于大量过度使用这些能源所造成的环境污染问题也日益严重，每年排放的二氧化碳达210万吨，并呈上升趋势，二氧化碳的过度排放是造成全球气候变暖的罪魁祸首；空气中大量二氧化碳、粉尘含量已严重影响人们的身体健康和人类赖以生存的自然环境。正是因为这些问题的存在，人们需要一种储量丰富的洁净能源来代替石油等传统化石能源。而太阳能作为一种可再生能源正符合这一要求。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，若把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量就可达5.6×1012千瓦小

时。而我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年1700亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的前景非常广阔。在太阳能的有效利用中,太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。太阳能电池的研制和开发日益得到重视。本文简要地综述了各种异质结太阳能电池的种类及其国内外的研究现状。二、国外异质结太阳能电池 1、TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池 2005年5月份，Kohshin Takahashi等发表了TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式结构的p-n异质结的太阳能电池，电池结构如图1。图1 ITO/PEDOT:PSS/CuPc/PTCBI/Al结构太阳能电池简图图2 TCO/TiO2/P3HT/Au电池结构示意图同时采用了卟啉作为敏化剂吸收光子，产生的电子注入

异质结电池项目可行性研究报告

异质结电池项目可行性研究报告 xxx实业发展公司

摘要光伏行业的发展具备两大推动力：政策波动以及技术进步。从全球来看，光伏行业发展的周期性波动主要受政策驱动。从中国来看，中国光伏产业的崛起离不开技术进步的推动。异质结是光伏行业的第五次技术革命。后PERC时代：1）在PERC 的基础上进行持续的工艺改进，称之为“PERC+”技术；2）对PERC工艺进行了颠覆的异质结电池，这类技术的优势是光电转换效率高，代表行业下一代技术的发展方向。相较于传统电池，异质结电池生产工艺步骤大幅减少，主要工艺仅4步，分别为制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO制备、电极制备，对应设备为制绒机、HWCVD/PECVD、PVD/RPD、丝网印刷+烧结炉。非晶硅薄膜沉积为异质结生产核心工艺，设备为等离子化学气相沉积（PECVD）、热丝化学气相沉积（Cat-CVD/HWCVD）等。非晶硅沉积设备主流供应商包括1）海外供应商：美国应用材料、瑞士梅耶博格、韩国周星、日本真空等；2）国内供应商：国内理想能源在该领域具备较强竞争力，钧石实现设备自供，捷佳伟创、迈为股份等也正积极布局该领域。

2018年以来宣布的异质结重要新建项目，包括爱康集团5GW高效异质结电池项目，预计总投资为106亿元；钧石5GW异质结太阳能电池制造基地，其中一期规划2GW；山煤国际与钧石签订合作协议，双方共建10GW异质结太阳能电池生产基地等。此外，近期动工的项目包括晋锐5GW，规划投资125亿元；东方日升2.5GW项目，投资额33亿元等。海外异质结电池产能规划约4.56GW，其中，已投产项目约1.76GW。海外方面，产能主要集中于日本Panasonic、美国SolarCity等。近日，全球光伏设备龙头梅耶博格宣布，已与北美一家太阳能电池制造企业签订异质结核心设备重要合同，合同金额约7亿元人民币，彰显海外扩张节奏也有所提速。基于以下假设对HJT设备市场空间进行测算：1）考虑到下游装机需求，假设2019-2022年全球光伏电池片产能年均增速为15%；2）基于2019年HJT预计扩产计划1.5GW；参考PERC产能在2016-2018年新增10GW、20GW、30GW，假设2020Q3异质结设备降本及银浆国产化进度如预期，即到2020Q3年异质结将迎来第一波扩产高潮，假设2020-2022年HJT新增产能为10GW、20GW、30GW。3）长期来看，预计2025 年异质结扩产高点将达到100GW。一方面，2019年PERC扩产达到45GW，

高效异质结太阳能电池产业化观察

高效异质结太阳能电池产业化观察 1异质结电池的技术前景及产业政策 1.1技术前景从最新的市占率预测来看，异质结（简称HIT，SHJ，SJT等）电池在10年内都将是小众市场，预计5年内市占率在5%-7%之间。按照2016年72GW（中国53GW）的全球出货量和15%的平均增长率，5年后的2022年将达到144GW（中国106GW）的年全球出货量，其中HIT技术产品占7-10GW（中国5-7GW）。图1.晶硅电池技术市占率预测目前国际和国内布局HIT电池技术的厂商及其产能情况如下：生产商电池效率产能产业规划松下22.50% 1GW 因日本产业链不完善，成本居高不下。上澎21.80% 40MW 国内运营最长的1条量产线，计划扩产至120MW。新日光22.00% 50MW 2017年底扩张到50MW，目标23%效率。新奥21.60% 80MW 产能陆续扩张中，计划到400MW 赛昂21.50% 30MW 被Solarcity收购，在美国有1GW电池规划。国电21.50% 80MW 被中环收购，有1GW扩产计划。钧石22.50% 100MW 总产能规划600MW，目前一期调试中。中智22.00% 200MW 规划1.2GW产能，目前2条线轮调中。晋能--- 100MW 规划2GW产能，设备采购中。汉能--- 60MW 规划600MW产能。表1.HIT电池主要厂商及其产能情况统计

按照上表给出的产能计算，未来5年内全球HIT电池产能将达到8GW左右，其中大陆产能占绝对多数，约为7GW。另外，国电投、亿晶光电、合金盛等公司也在计划上马HIT电池技术，实际产能可能会更大。从以上分析来看，业内业已进入的HIT厂家几乎将全球HIT产品的市场瓜分殆尽。新入者必须在着力产品研发的同时，努力挖掘HIT的应用市场。鉴于HIT技术的成本较高，高昂的产品售价必将令市场开拓存在巨大的困难，其可能的市场领域包括：美日欧等发达市场需求、中国超级领跑者项目、新能源汽车领域、其他高效产品应用领域。 1.2 技术路线图图2.2017年最新的晶硅电池效率路线图从最新的电池效率路线图来看，HIT电池技术处于排名第二的高效晶硅技术，仅次于IBC技术。但HIT电池的效率与P型PERC、N型PERT的效率差异没能显著拉开（高1%），鉴于P 型PERC技术的规模化应用正在急速扩张之中，而HIT电池技术的产业配套尚有很多需要完善。

异质结发展现状和原理

异质结发展现状及原理 pn结是组成集成电路的主要细胞。50年代pn结晶体管的发明和其后的发展奠定了这一划时代的技术革命的基础。pn结是在一块半导体单晶中用掺杂的办法做成两个导电类型不同的部分。一般pn结的两边是用同一种材料做成的(例如锗、硅及砷化镓等)，所以称之为“同质结”。如果把两种不同的半导体材料做成一块单晶，就称之为“异质结“。结两边的导电类型由掺杂来控制，掺杂类型相同的为“同型异质结”。掺杂类型不同的称为“异型异质结”。另外,异质结又可分为突变型异质结和缓变型异质结,当前人们研究较多的是突变型异质结。 1 异质结器件的发展过程 pn结是组成集成电路的主要细胞,50年代pn结晶体管的发明及其后的发展奠定了现代电子技术和信息革命的基础。 1947年12月,肖克莱、巴丁和布拉顿三人发明点接触晶体管。1956年三人因为发明晶体管对科学所做的杰出贡献,共同获得了科学技术界的最高荣誉——诺贝尔物理学奖。 1949年肖克莱提出pn结理论,以此研究pn结的物理性质和晶体管的放大作用,这就是著名的晶体管放大效应。由于技术条件的限制,当时未能制成pn结型晶体管,直到1950年才试制出第一个pn结型晶体管。这种晶体管成功地克服了点接触型晶体管不稳定、噪声大、信号放大倍数小的缺点。 1957年,克罗默指出有导电类型相反的两种半导体材料制成异质结,比同质结具有更高的注入效率。 1962年,Anderson提出了异质结的理论模型,他理想的假定两种半导体材料具有相同的晶体结构,晶格常数和热膨胀系数,基本说明了电流输运过程。

1968年美国的贝尔实验室和苏联的约飞研究所都宣布做成了双异质结激光器。 1968年美国的贝尔实验室和RCA公司以及苏联的约飞研究所都宣布做成了GaAs—AlxGal—。As双异质结激光器l；人5)．他们选择了晶格失配很小的多元合金区溶体做异质结对．在70年代里，异质结的生长工艺技术取得了十分巨大的进展．液相夕随(LPE)、气相外延(VPE)、金属有机化学气相沉积(MO—CVD)和分子束外延(MBE)等先进的材料生长方法相继出现，因而使异质结的生长日趋完善。分子束外延不仅能生长出很完整的异质结界面，而且对异质结的组分、掺杂、各层厚度都能在原子量级的范围内精确控制。 2 异质结的结构、原理、异型异质结两块导电类型不同相同的半导体材料组成异质结称为异型异质结，有pN和Pn 两种情况，在这里只分析pN异质结。两种材料没有接触时各自的能带如图所示。接触以后由于费米能级不同而产生电荷转移，直到将费米能级拉平。这样就形成了势垒，但由于能带在界面上断续，势垒上将出现一个尖峰．如图3．2m。我们称这一模型为Anderson模型。

太阳能电池的发展历史

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/ee12244273.html, 太阳能电池的发展历史作者：张金晶来源：《商情》2016年第26期【摘要】相对于风能、地热能、生物能和潮汐能等新能源，太阳能以污染小、可利用率高、资源分布广泛和使用安全可靠等优点，成为最具有发展前景的能源之一。目前，随着太阳能电池制备技术的不断完善，其技术的开发应用已经走向商业化、大众化，特别是一些小功率、小器件的太阳能电池在一些地区都已经大量生产而且广泛使用。所以谁先开发光电转换效率高、制备成本低的太阳能电池就能在将来的市场抢占先机。【关键词】太阳能单晶硅薄膜电池引言：随着社会的飞速发展，能源是影响当今社会进步的重要因素，但是现阶段人类社会发展大部分还是依靠化石能源提供能量。可是化石能源分布极不均衡，并且不可再生，而且燃烧化石能源带来的环境污染、雾霾气候和温室效应严重影响到了人类社会的可持续发展。然而太阳能是一种可再生清洁能源，可以提供充足的能量供人类使用，因此开发新能源，是人类社会薪火相传，世代相传的重要保证。此外，不可再生能源的过快消耗对当今的环境形势提出了新的挑战。例如如何解决温室效应，臭氧空洞等问题。有限的化石能源以及在开发利用不可再生能源的过程中出现的负面影响，不仅阻碍了人类经济的飞速发展，而且还严重影响到社会的可持续发展。因此，发展一种新型能源已然成为世界各国提升自己综合国力和倡导能源发展的一个重要手段。 1. 第一代太阳能电池第一代太阳能电池是发展时间最久，制备工艺最为成熟的一代电池，一般按照研究对象我们将其可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅电池。按照应用程度来说前两者单晶硅与多晶硅在市场所占份额最多，商业前景最好。单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。从单晶硅太阳能电池发明开始到现在，尽管硅材料有各种问题，但仍然是目前太阳能电池的主要材料，其比例约占整个太阳电池产量的90%以上。我国北京市太阳能研究所从20世纪90年代起开始进行高效电池研究，采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术，使单晶硅太阳能电池的效率达到了19.8%。多晶硅太阳能电池的研究开发成本较低，稳定性也比较好，这两大优势引起了科研工作者的注意。其光电转换效率随着制备工艺的成熟不断提高，它达到的最高的光电转换效率为21.9%，但是它的电池效率在目前的太阳能电池中仍处于一般水平。 2.第二代太阳能电池

c-Si异质结结构太阳能电池设计分析(精)

a -S i /c -S i 异质结结构太阳能电池设计分析 * 林鸿生马雷 (中国科学技术大学物理系 , 合肥 , 230026 2001-09-10收稿 , 2002-01-14收改稿摘要 :通过应用 S c h a r f e t t e r -G u m m e l 解法数值求解 P o i s s o n 方程 , 对热平衡态 a -S i /c -S i 异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析 , 着重阐述在 a -S i /c -S i 异质结太阳能电池中嵌入 i (a -S i :H 缓冲薄层的作用 , 指出采用嵌入 i (a -S i :H 缓冲薄层设计能有效增强光生载流子的传输与收集 , 从而提高 a -S i /c -S i 异质结太阳能电池的性能 , 同时还讨论 p + (a -S i :H 薄膜厚度和 p 型掺杂浓度对光生载流子传输与收集的影响 , 而高强度光照射下模拟计算表明 , a -S i /c -S i 异质结结构太阳能电池具有较高光稳定性。关键词 :异质结太阳能电池 ; 牛顿-拉普森解法 ; 氢化非晶硅隙态密度 ; 载流子收集中图分类号 :T M 9 14. 42文献标识码 :A 文章编号 :1000-3819(2003 04-470-06 A n a l y s i s o f t h e D e s i g nf o r a -S i /c -S i H e t e r o j u n c t i o n S t r u c t u r e S o l a r C e l l s L I N H o n g s h e n g MA L e i

(完整版)钙钛矿太阳能电池研究综述

钙钛矿太阳能电池引言 21世纪以来，人口急剧增长，能源和环境问题日益明显。目前，人们主要消耗的是不可再生能源，例如煤、天然气、石油等化石燃料。而未来人类还需大量的能源，故人类正在积极开发新能源。而太阳能具有清洁、无污染、分布广并且能量充分，是目前广大科研人员的研究重点。而光伏为开发太阳能的主要对象，主要其具有安全、清洁、成本低廉等优点。目前，市场上主要为第一代硅基太阳能电池，大约占了90%，其余的约10%被CdTe和GIGS为代表的第二代薄膜太阳能电池所占据。然而，硅基太阳能电池在原材料和制造上，其成本都比较高，工艺较复杂。因此，人们正在努力开发高效率、低成本的新型太阳能电池。如钙钛矿太阳能电池[1]。近年来，钙钛矿太阳能电池由于光电效率高，工艺简单等一些优异性能而受到人们的广泛关注。现如今广大研究人员正在大力研究，开发钙钛矿太阳能电池，其光电转化效率正在不断突破、提高，有可能达到甚至超过单晶硅太阳电池（25.6%）的水平。其中钙钛矿太阳能电池的光电转化效率被证实已达到了20. 1%[2]，这项重大的成就于2013 年度，成功被Science 评选为十大科学突破之一[3]。一钙钛矿太阳能电池的发展历程人们从十年以前就开始研究钙钛矿型结构化合物，刚开始由于其具有优异的光子传导性以及半导体特性，而被应用于薄膜晶体管和有机发光二极管中。[4] 2009 年，Miyasaka 等[5]首先制得钙钛矿结构的太阳能电池，它主要是以 CH3NH3PbBr 3和CH 3 NH 3 PbI 3 为光敏化剂。这成功地跨出了钙钛矿太阳能电池发展的第一步，也为钙钛矿太阳能电池发展奠定了重要的基础。 2011年，Park 等[6]以CH 3NH 3 PbI 3 为光敏化剂，通过改善工艺及优化原料组分比，成功制备了光电转化效率为6. 54%的钙钛矿太阳能电池，其结构和性能得到了一定的提升。

太阳能电池发展现状及存在的主要问题

太阳能电池发展现状及存在的主要问题晨怡热管2008-10-17 23:05:45 一、2005年国际太阳能电池产业发展情况 2005年，世界太阳能电池总产量1656MW，其中日本仍居首位，762M W，占世界总产量的46％，欧洲为464M W，占总产量的28％，美国156M W，占总产量的9％，其他274MW，占总产量的17％。 2004年全球前14位太阳能电池公司总产量达到1055MW，占当年世界总产量的88.3％，近五年来，日本Sharp公司一直领先，2004年产量达到324MW，见表1。

以2004年数据分析，各种太阳能电池中硅基太阳能电池占总产量的98％，晶体硅太阳能电池占总产量的84.6％，多晶硅太阳能电池占总量的56％，见表2。

2005年，世界光伏市场安装量1460M W，比2004年增长34％，其中德国安装最多，为837MW，比2004年增长53％，占世界总安装量的57％；欧洲为920MW，占总世界安装量的63％，日本安装量292M W，增幅为14％，占世界总安装量的20％；美国安装量为102MW，占世界总安装量的7％，其他安装量为146M W，占世界总安装量的10％。

至2005年全世界光伏系统累计安装量已超过5GW，2005年一年内投资太阳能电池制造业的资金超过10亿美元。现在，一个世界性的问题是制造太阳能的电池的硅原材料紧缺，尽管2005年全世界硅原材料供应增长了12％，但仍然供不应求，国际上长期供货合同抬价25％。持续的硅材料紧缺将对2006年太阳能电池生产产生较大的影响，预计2006年世界太阳能电池产量的增幅将不限制在10％左右。要解决硅材料的紧缺问题预计将需要5年以上的时间。根据光伏市场需求预测，到2010年，全世界光伏市场年安装量将在3.2G到3.9GW之间，而光伏工业年收入将达到186美元到231亿美元。日本和欧美各国都提出了各自的中长期PV发展路线图。按日本的PV路线图（TV Roadmap 2030），到2030年PV电力将达到居民电力消耗的50％（累计安装容量约为100GW），具体的发展目标见表3和表4。

太阳能电池的发展与趋势

《物理演示实验》结课论文题目：太阳能电池的发展与趋势学生姓名：学号：专业班级： 2013年 5月25日

摘要：现代社会应是节约型的社会，而社会生活也应是节约能耗的生活。而太阳能作为一种取之不尽的新型环保能源已成为世界各国世界上能源探究工作中的一个重要课题。是我国在经济目前状况下采取的较为简单、经济、环保、可靠的节能办法。近些年，随着我国经济的飞速发展、科技水平的快速提升，太阳能技术已逐渐普及、应用到各个行业领域乃至人们的生活中，而市面上也涌现出了大量的太阳能热水器、太阳能发电设备、太阳能照明器具等产品。其中，太阳能电池的应用，不仅充分发挥了太阳能技术环保、节能、可再生的特点，同时也有效满足了当代社会发展、科技进步的需求。本文就太阳能电池新发展的新概念及新的方向作简要的分析、探讨。关键字：太阳能新能源太阳能电池一、引言太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成氦的核反应，并不断向宇宙空间辐射出巨大的能量，可以说是“取之不尽、用之不竭”的能源。地面上的太阳辐射能随时间、地理纬度、气候变化，实际可利用量较低，但可利用资源仍远远大于满足现在人类全部能耗及2100年后规划的能源利用量?。地球上太阳能资源一般以全年总辐射量[kJ/(m^2·年)]和全年日照总时数表示。就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量3．3×10^3～8．4×10^6 kJ/(m^2·年)之间，相当于2．4×10^4亿t标煤，属太阳能资源丰富的国家之一。全国总面积2／3以上地区年日照时数大于2200h，日照在5×10^6kJ/(m^2·年)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州资源稍差外，东部、南部及东北等其他地区为资源较富和中等区，所以在我国太阳能有很大的发展前景。随着新型太阳能电池的涌现，以及传统硅电池的不断革新，新的概念已经开始在太阳能电池技术中显现，从某种意义上讲，预示着太阳能电池技术的发展趋势。通过对太阳能电池的发展背景、现状进行分析，可将太阳能电池发展的新概念、新方向归纳为薄膜电池、柔性电池、叠层电池、以及新概念太阳能电池。二、太阳能电池概况 1、太阳能电池定义太阳能电池就是把太阳光转化为电的一种器件，在一般的情况下（注意条件），太阳能电池的效率随光强增加而增加的。再进一步说就是太阳能电池效率和安装地的综合气候条件有关系。2、太阳能电池的分类不同的材料对光的吸收系数不同，禁带宽度也不同，量子效率自然也不同，电池效率自然也不同了。一般来说，单晶硅/多晶硅对光的系数系数远小于非晶硅的，所以非晶硅太阳能电池厚度仅仅有单晶硅/多晶硅厚度的百分之一即可较好的吸收太阳光。另外理论上讲GaAs太阳能电池的极限效率要大于其他太阳能电池的极限效率，因为GaAs太阳电池的禁带宽度在1.4ev，和地面太阳光光谱能量的最值最为接近。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太阳能电池4、纳米晶太阳能电池等。硅是最理想的太阳能电池材料，这是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。在以上电池中单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，光电转化效率可达23.3%。随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。目前国际成本大规模生产技术的研究主要集中在多晶硅、大面积薄膜非晶硅、CdTe电池、CIS 电池的制造技术、III-V族化合物半导体高效光电池，非晶硅及结晶硅混合型薄膜光电池等方面。三、太阳能电池发展综述长期以来，世界各国在大力发展经济的同时，各行业领域的过度生产消耗了大量的能源，倘若继续按照此种趋势发展，在未来的五十年里，能源危机将是影响人类生活、阻碍社会进步的首要问题。目前，不同国家、地区、种类的全部能源中，能够使用的化石能源占90%以上，若是以现阶段世界各国的能源消耗状态发展到二十一世纪的中期，可供使用的能源储备、化石能源所占比例将减少近50%，之后的能源需求必将是以可再生能源、核能为主。基于此种趋势，预计到2100年，在人类所使用的能源中，可再生资源将占有30%以上。可供开发、使用的可再生能源主要有地热能、生

有机体异质结太阳能电池的数值分析

有机体异质结太阳能电池的数值分析邢宏伟　彭应全　杨青森　马朝柱　汪润生　李训栓 (兰州大学物理科学与技术学院,兰州　730000)(2008年1月20日收到;2008年4月15日收到修改稿) 介绍了一种有机体异质结太阳能电池的数值模拟方法,模型使用Onsager 提出的成对复合理论,并结合了完善的无机半导体理论而提出来的,其结果与实验结果符合较好,证明了模型的正确性.在此基础上分析了器件的内建电场与工作温度对器件性能的影响,以及影响器件光电流的主要因素. 关键词:有机太阳能电池,体异质结,数值分析 PACC :8630J ,7115Q ,7125 通讯联系人.E 2mail :yqpeng @https://www.360docs.net/doc/ee12244273.html, 11引言有机太阳能电池利用有机半导体薄膜作为光电活性介质,由于具有容易加工、价格低廉并能制作大面积柔性器件等优点而备受关注.自从人们发现处于基态非简并态的共轭聚合物与富勒烯之间有光诱导电子转移发生以来, [1,2] 这些材料已经被考虑应用于制作大面积的可折叠的太阳能电池.体异质结(BH J )结构太阳能电池与传统双层异质结太阳能电池相比,克服了几何界面的影响,即只有在pn 结附近吸收的光子才对光电流有贡献 [3,4] ,而是将电子受体材料和给体材料混合形成可传输电荷的渗透网格,从而大幅度提高了短路电流值 [5,6] .太阳能电池的转换效率接近5%,使其比双层结构有更大的开发前途,因此被认为是光伏器件的主要发展趋势[7] . 体异质结太阳能电池吸收光子产生光电流的主要机理是给体材料和受体材料接触面处吸收光子产生激子,在接近给体2受体接触面的区域的激子扩散同时以极快的速度分离为成对出现的给体里的空穴和受体里的电子 [8,9] .但是由于有机材料的介电常量 (εr =2— 4)与无机材料相比较低,使得激子没有像无机半导体中马上分离成电子和空穴,而是牢牢的被库仑力约束在一起.为了产生光电流,激子必须分离成能够自由移动的载流子,并在完全复合成为基态激子之前,移动至电极,被电极俘获,这样才能形成光电流. 本文以Onsager [10] 的成对复合理论和较完善的无机半导体相关理论为基础,研究有机体异质结太阳能电池的数值模型.该模型包含了载流子的产生、复合、漂移和扩散等重要物理机理.模型的数值计算与实验结果符合较好. 21理论与模型有机体异质结太阳能电池器件通过金属2有机半导体2金属的图像来描述,其能级分布及电子与空穴传输如图1所示.半导体材料的导带底和价带顶分别是受体物质最低未占据分子轨道(LUMO )和给体物质的最高占据分子轨道(H OMO ).受体的LUMO 与给体的H OMO 的能量之差为其带隙(E gap ).电子与空穴的复合用Langevin 提出的双分子复合理论来表述[11] .由于器件有机层非常薄(100nm 左右),我们假定器件中吸收光子产生激子的产生速率(G max )是相同的. 自由电荷载流子的产生可分为两个阶段,如图2所示:首先,给体内有机层吸收光子产生束缚电子空穴对(激发态激子).激子的结合能大约为012—110eV ,高于相应的无机半导体激发产生的激子的结合能,所以不会像无机半导体激子可以自动离解形成自由移动的电子和空穴,而是需要电场驱动激子才能离解.在给体2受体的界面处电场较大,激子比较容易离解.可以看出,在有机体异质结太阳能电第57卷第11期2008年11月100023290Π2008Π57(11)Π7374206 物　理　学　报 ACT A PHY SIC A SI NIC A V ol.57,N o.11,N ovember ,2008 ν2008Chin.Phys.S oc.

异质结电池专题报告

目录 1. HIT 电池性能优异，商业化节奏提速 (3) 1.1 HIT：一种非晶硅与晶硅材料相结合的高效电池技术 (3) 1.2 商业化节奏提速，多家公司进入HIT 领域 (5) 2. 转换效率提升空间大，HIT 有望成为下一代主流技术 (7) 2.1 “补贴退出+政策引导”推动电池技术向高效化迭代 (7) 2.2 HIT 转换效率优势明显，有望替代PERC 成为下一代主流技术 (13) 2.3 可叠加其他高效电池技术，转换效率提升空间大 (15) 3. 工艺流程大幅简化，设备国产化速度加快 (19) 3.1 HIT 制备工艺仅需四步，非晶硅/TCO 薄膜沉积设备壁垒较高 (19) 3.2 制绒、清洗：RCA/O3，YAC 为主要设备供应商 (24) 3.3 非晶硅膜沉积：PECVD/HWCVD，HIT 电池制备的核心环节 (27) 3.4 TCO 膜沉积：PVD/RPD，短期内PVD 是主流 (30) 3.5 电极金属化：丝网印刷/电镀铜，丝网印刷国产化程度高.. 32

4. 浆料环节成本下降空间大，低温银浆、靶材技术壁垒较高 (36) 4.1 低温银浆、靶材在浆料成本中占比较高 (36) 4.2 低温银浆：国产化及电极工艺进步是降本关键 (38) 4.3 靶材：工艺技术要求高，初步实现国产化 (40) 5. 多途径提升HIT 经济性，2022 年LCOE 有望与PERC 持平43 5.1 产业化前期成本尚高，多途径降本提升HIT 电池经济性.43 5.2 经济性快速提升，量产边际条件到来 (48) 6. 投资标的推荐 (49) 6.1 通威股份（600438） (49) 6.2 山煤国际（600546） (51) 6.3 捷佳伟创（300724） (53) 6.4 迈为股份（300751） (55) 6.5 金辰股份（603396） (57)

异质结

异质结百科名片异质结，两种不同的半导体相接触所形成的界面区域。按照两种材料的导电类型不同，异质结可分为同型异质结（P-p结或N-n结）和异型异质(P-n 或p-N)结，多层异质结称为异质结构。通常形成异质结的条件是：两种半导体有相似的晶体结构、相近的原子间距和热膨胀系数。利用界面合金、外延生长、真空淀积等技术，都可以制造异质结。异质结常具有两种半导体各自的PN结都不能达到的优良的光电特性，使它适宜于制作超高速开关器件、太阳能电池以及半导体激光器等。目录[隐藏] [编辑本段] 基本特性所谓半导体异质结构，就是将不同材料的半导体薄膜，依先后异质结次序沉积在同一基座上。例如图2所描述的就是利用半导体异质结构所作成的雷射之基本架构。半导体异质结构的基本特性有以下几个方面。 (1) 量子效应：因中间层的能阶较低，电子很容易掉落下来被局限在中间层，而中间层可以只有几十埃（1埃＝10-10米）的厚度，因此在如此小的空间内，电子的特性会受到量子效应的影响而改变。例如：能阶量子化、基态能量增加、能态密度改变等，其中能态密度与能阶位置，是决定电子特性很重要的因素。 (2) 迁移率(Mobility)变大：半导体的自由电子主要是由于外加杂质的贡献，因此在一般的半导体材料中，自由电子会受到杂质的碰撞而减低其行动能力。然而在异质结构中，可将杂质加在两边的夹层中，该杂质所贡献的电子会掉到中间层，因其有较低的能量（如图3所示）。因此在空间上，电子与杂质是分开的，所以电子的行动就不会因杂质的碰撞而受到限制，因此其迁移率就可以大大增加，这是高速组件的基本要素。 (3)奇异的二度空间特性：因为电子被局限在中间层内，其沿夹层的方向是不能自由运动的，因此该电子只剩下二个自由度的空间，半导体异质结构因而提供了一个非常好的物理系统可用于研究低维度的物理特性。低维度的电子特性相当不同于三维者，如电子束缚能的增加、电子与电洞复合率变大，量子霍尔效应，分数霍尔效应[1]等。科学家利用低维度的特性，已经已作出各式各样的组件，其中就包含有光纤通讯中的高速光电组件，而量子与分数霍尔效应分别获得诺贝尔物理奖。

太阳能电池的种类特点及发展趋势word资料14页

太阳能电池的种类特点及发展趋势一、种类按照材料分类 ?硅太阳能电池：以硅为基体材料（单晶硅、多晶硅、非晶硅） ?化合物半导体太阳能电池：由两种或两种以上的元素组成具半导体特性的化合物半导体材料制成的太阳能电池(硫化镉、砷化稼、碲化镉、硒铟铜、磷化铟) ?有机半导体太阳能电池：用含有一定数量的碳－碳键且导电能力介于金属和绝缘体之间的半导体材料制成的电池(分子晶体、电荷转移络合物、高聚物) 单晶硅太阳电池特点硅系列太阳能电池中，单晶硅的光电转换效率最高，技术也最成熟，高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关成熟的加工工艺基础上。提高转换效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。单晶硅太阳能电池的转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍旧占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本据高不下，严重影响了其广泛应用。单晶硅太阳能电池的特点是对于大于0.7μm的红外光也有一定的灵敏度。以p型单晶硅为衬底，其上扩散n型杂质的太阳能电池与n型单晶硅为衬底的太阳能电池相比，其光谱特性的峰值更偏向左边（短波长一方）。它对从蓝到紫色的短波长（波长小于0.5μm）的光有较高的灵敏度，但其制

法复杂，成本高，仅限于空间应用。此外，带状多晶硅太阳能电池的光谱特性也接近于单晶硅太阳能电池的光谱特性。 1. 多晶硅太阳电池特点单晶硅太阳能电池的缺点是制造过程复杂，制造电池的能耗大。为解决这些问题，用浇铸法或晶带法制造的多晶硅太阳能电池的开发取得了进展。在1976年证明用多晶硅材料制作的太阳能电池的转换效率已超过10%，对大晶粒的电池，有报道效率可达20%。这种低成本的多晶硅太阳能电池已经大量生产，目前，它在太阳能电池工业中所占的分额也相当大。但是多晶硅材料质量比单晶硅差，有许多晶界存在，电池效率比单晶硅低；晶向不一致，表面织构化困难。单晶、多晶与非晶的区别多晶：短程有序（团体有序），成百上千个原子尺度，通常是在微米的量铸造多晶硅 ?结晶形态分单晶硅多晶硅非晶硅高纯多晶硅薄膜多晶硅带状多晶硅区熔单晶硅直拉单晶硅

(整理)文献综述硅基异质结太阳电池的研究

华南理工大学本科毕业设计文献综述硅基异质结太阳电池的研究班级_______09级信息工程2班__ 姓名___________胡思凯_________ 学号_________200931281039_____ 指导教师________耿魁伟____________

作为一种取之不尽的清洁能源,太阳能的开发利用引起人类的极大关注[13]。目前,大规模商业化太阳能电池仍以硅太阳能电池为主,正开发的有GaAs[4]、GaN[5]、CdS[6]、铜铟硒[7]和ZnO[810]等新型材料太阳能电池。其中,GaAs和GaN太阳能电池虽在空间应用中比硅太阳能电池更有优势,但属于!族化合物,挥发性强、工艺复杂,制备成本高;CdS和铜铟硒对人类具有一定的毒副作用,不符合绿色环保能源发展的要求。氧化锌（ZnO）由于其优越的物理特性，如具有较大的禁带宽度（室温，~3.37 eV）和激子束缚能（~60 mV），而且热稳定性好、抗氧化性能优越，已经成为一种极具发展前景的II–VI族半导体材料，其在光电子应用领域也已经引起了广泛关注。关于硅基ZnO薄膜的生长及发光性质已有广泛的研究,但对于P型硅纳米线（SiNWs）为衬底上制备ZnO异质结太阳能电池的研究尚不成熟。硅纳米线是新型的一维纳米材料(SiNWs),由于其自身所特有的光学、电学性质和半导体所具有的特殊性质已越来越引起纳米科技界的广泛关注。通过最近几年的研究表明, SiNWs料具有很强的广谱光吸收特性和室温下的可见光发光特性。因此，对一维纳米材料形貌的控制、生长机理的探索以及各种性能的测量与改进,是人们研究的重点。一.目前，化学腐蚀法和化学气象沉积（cvd）已经成为制备SiNWs主要的2种技术。此次毕业设计打算以这两种不同的方法制备SiNWs，比较两种方法的优劣。 1.化学腐蚀法,HF溶液4.6mol／L,AgNO3溶液0.02mol/L,腐蚀温度50℃,腐蚀时间30min时制备出的大面积阵列一维SiNWs。 2. 3.用SiH4做反应气体，H2作载气，在氢的辉光放电中淀积SiNWs，反应室预真空约1.33Pa,沉积温度为380度。利用sem电镜观察生长结构，X射线衍射仪（XRD）观察X射线衍射谱，生长取

聚合物太阳能电池综述

文献综述聚合物太阳能电池一、前言能源问题和环境问题一直是人类关注的重点。第一次工业革命以来，随着煤、石油等化石燃料的大规模应用，环境问题也日趋严重。在不可再生的化石燃料逐渐减少的今天，寻找更清洁环保的能源已是迫在眉睫。太阳能以其清洁环保、储量丰富的特点可以很好地解决这些问题，而太阳能电池的研发与应用是关键的一点。无机太阳能电池经过几十年的发展已经很成熟了，能量转换效率大约达到了10% ~ 20%。然而，无机半导体电池也存在着一些缺点，比如：制备成本较高、制备能耗较大、工艺复杂[1]。近年来，有机聚合物太阳能电池（PSC）开始受到关注，它具有很多优点：提高光谱吸收能力的途径有很多，提高物质载流子的传输能力并扩展光谱的吸收范围；容易加工，成膜性好；物理改性比较容易；工艺简单。这也说明了有机聚合物太阳能电池拥有光明的应用前景和发展空间。二、聚合物太阳能电池简介共轭聚合物太阳能电池是一种新型有机薄膜太阳能电池，它由共轭聚合物给体和富勒烯衍生物受体的共混薄膜活性层夹在ITO 透明导电玻璃正极和低功函数金属负极之间所组成。下图图1-1是聚合物电池的结构示意图[2]。ITO（氧化铟锡）作为电池的透光正极，金属Al、Ca等其他金属作为电池负极，正极和负极之间有一层共混膜，厚度约100-200nm，是由给体和受体材料组成的活性层。聚合物PEDOT:PSS是一层修饰层，厚度约50nm，可以改善ITO电极的功涵和界面性质。

当光透过ITO电极照射到聚合物活性层上时，活性层中的给体材料吸收光子产生激子。激子随后迁移到聚合物受体/给体的界面上，其中的电子就转移到受体材料的LUMO能级上，空穴则在给体材料的HOMO能级上，光生电荷实现分离。在电池势场作用下，被分离的空穴会沿着共聚物给体形成的通道传输到正极，而电子沿着受体传输至负极。空穴和电子分别传达到正极和负极后，就形成了光电流和光电压，这就是聚合物太阳能电池所产生的光生伏打效应。大体的光伏过程为：1．光的吸收；2．产生激子；3．激子发生迁移；4．激子的解离；5．载流子分开、迁移及收集。三、窄带隙共轭聚合物如何提高其光电转换率是目前研究的关键课题。制备窄带隙聚合物是解决转换效率低的一种方法。聚合物能带隙就是聚合物中HOMO能级与LUMO能级的能级差。一般来讲，窄带隙聚合物的能带隙小于 2.0eV，它可以吸收的光的波长大于等于620nm。研究发现，D-A型窄带隙共轭聚合物能够有效提高能量转换效率，这种聚合物由给体单元（D）和受体单元（A）组成。改变其给体和受体单元，可以改变它的HOMO 和LUMO能级，以降低带隙，提高光电性能。D-A共聚物中因给体单元和受体单元的推拉电子作用，使得聚合物的带隙变窄，从而极大地拓宽了聚合物的吸收光谱。并且人们可以通过将不同的给体单元与不同的受体单元进行排列组合，可以在较大的范围内精细地调控聚合物的吸收光谱[3]。四、D-A共聚物设计要求影响电池的能量转换效率（PCE）的因素有很多，比如光吸收区的吸收强度、电荷迁移速度、能带隙宽度和活性层的形貌特征等。 1.光吸收：在聚合物太阳能电池的激活区域，要有较强的光吸收。聚合物给体的带隙一般比较大，吸收光谱和太阳辐射光谱并不能较好匹配。我们需要聚合物在可见- 近红外区有宽的、强的吸收，这是提高PCE的重点。在设计聚合物的过程中，在支链上添加基团可以提高光子的吸收，共轭支链上添加上助色团，推、拉电子的基团，促使吸收向可见-近红外区偏移[4]。

太阳能电池片技术发展的现状和趋势

太阳能电池片生产技术的发展和趋势 LED光伏电子项目部 2009/2/22

1太阳能电池片的生产工艺 1.1太阳能电池的工作原理典型的太阳电池本质上是一个大面积半导体二极管，它利用光伏效应原理把太阳辐射能转换成电能。当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时,其中能量大于禁带宽度Eg的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成自由电子,价带中留下带正电的自由空穴，即电子-空穴对，通常称它们为光生载流子。自由电子和空穴在不停的运动中扩散到pn结的空间电荷区,被该区的内建电场分离电子被扫到电池的n型一侧，空穴被扫到电池的p型一侧，从而在电池上下两面(两极) 分别形成了正负电荷积累，产生“光生电压”,即“光伏效应”（photovoltaic effect）若在电池两侧引出电极并接上负载,负载中就有“光生电流”通过，得到可利用的电能,这就是太阳电池的工作原理，如图1所示。图1太阳电池的工作原理光伏效应是1839年法国Becqueral第一次在化学电池中观察到的。1876年在固态硒(Se)的系统中也观察到了光伏效应,随后开发出Se/CuO光电池。硅光电池的报道出现于1941年1954年，贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6%的单晶硅光电池，为太阳能光伏发电奠定了技术基础，成为现代太阳电池时代的划时代标志。作为能源,硅太阳电池于1958年首先在航天器上得到应用。在随后10。多年里,硅太阳电池在空间应用中不断扩大，工艺不断改进,电池设计逐步定型。70 年代初，许多新技术引入电池制造工艺,转换效率有了很大提高。与此同时,硅太阳电池开始引入地面应用，70年代末，地面太阳电池产量已经超过了空间电池产量,促使成本不断降低。80年代初，硅太阳电池发展进入快速发展时期，技术进步和研究开发使太阳电池效率进一步提高，商业化生产成本持续降低，应用不断扩大。在太阳电池的整个发展历程中,先后开发出各种不同结构的电池，如肖特基(MS)电池、MIS电池、MINP电池、异质结电池等，其中同质p2n结电池自始至终占着主导地位，其他结构电池对太阳电池的发展也产生了重要影响。在材料方面,有晶硅电池、非晶硅薄膜电池、铜铟硒(CIS)薄膜电池、碲化镉(CdTe)薄膜电池、砷化镓薄膜电池等，由于薄膜电池被认为是未来大幅度降低成本的根本出