太阳能电池
太阳能电池关键参数
太阳能电池关键参数
太阳能电池的关键参数主要包括：
1．开路电压（UOC）：在光照条件下，太阳能电池的输出电压值。
2．短路电流（ISC）：在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流值。
3．最大输出功率（pm）：太阳能电池的工作电压和电流，乘积最大时可获得最大输出功率。
4．填充因子（FF）：最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比，代表太阳能电池在带最佳负载时能输出的最大功率特性。
5．转换效率（CE）：太阳能电池把光能转换成电能的能力，转换效率是最大输出功率与光功率的比值。
转换效率与填充因子有关，一般转换效率约为10%到20%。
6．光敏面积（A）：太阳能电池的光敏面积越大，其接收光能的能力越强，但光敏面积增加到一定程度时，单位面积上接收到的光能就会减少。
7．暗电流（ID）：在无光照条件下，太阳能电池中没有PN结反偏电压时，反向漏电流与反向饱和电流的统称。
8．暗电阻（RD）：在无光照条件下，太阳能电池的电阻。
9．暗开路电压（UOD）：在无光照条件下，太阳能电池
的开路电压。
10．暗短路电流（ISD）：在无光照条件下，太阳能电池的短路电流。
这些参数用于描述太阳能电池在无光照条件下的性能，对于评估太阳能电池的质量和稳定性非常重要。
这些参数是描述太阳能电池性能的重要指标，不同的参数组合可以用于不同的应用场景，比如在低功耗设备、卫星通信、光伏电站等领域。
1.太阳能电池简介
印刷 烧结
测试
PERC电池工艺流程图
制绒
扩散
刻蚀 抛光
背钝 化
正面 镀膜
激光 开槽
印刷 烧结
电注 入
测试
PERC电池——背抛
Talesun confidential
目的：削平金字塔塔尖，减少背表面悬 挂键，降低表面复合速率，增加内反射
PERC电池——背抛
Talesun confidential
PERC电池——背钝化
Hale Waihona Puke （1）如下：5POCl3 >600 ℃ 3PCl5+P2O5
(1)
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
2P2O5+5Si
5SiO2+4P
(2)
POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分
解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进
一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
4PCl5 +5O2 过量氧 2P2O5 +10Cl2
(3)
刻蚀原理及目的
目的1：利用HNO3和HF的混合液体 对扩散后硅片下表面和边缘进行腐 蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上 下表面相互绝缘。 边缘刻蚀原理反应方程式： 3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2 + 8H2O
需要强调指出：内建电场（PN结）可以有效地将少子（电子和空穴）进行分离；PN结是不能简
单地用两块不同类型（P型和N型）的半导体接触在一起就能形成的。
太阳能电池介绍
太阳能电池知识介绍什么是太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
太阳能电池的原理太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。
同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。
黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。
如下图。
N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。
当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。
N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。
达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。
当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。
然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。
(如下图所示）由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。
但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结（如图梳状电极），以增加入射光的面积。
太阳能电池的工作原理
太阳能电池的工作原理
太阳能电池是一种将太阳光直接转化为电能的装置。
它是由多个光电效应相互连接而成的半导体晶体。
典型的太阳能电池是由硅材料制成的，其中掺杂了两种不同类型的杂质。
太阳能电池的工作原理可以简述为以下几个步骤：
1. 光吸收：当太阳光照射到太阳能电池表面时，光子与半导体晶体中原子相互作用，吸收光能，并将其传递给半导体晶格的电子。
2. 电子激发：被吸收的光子能量使得半导体晶体中的电子激发到较高的能级，从而形成光生电子-空穴对。
3. 分离电荷：经过激发的电子和产生的正空穴分别在半导体晶体的n区和p区积累，并且在两个区域之间形成电势差。
4. 电流流动：由于n区和p区之间的电势差，电子和正空穴开始从n区和p区流动，形成电流。
这个电流可以在外部电路中推动电子流动，并产生实际可用的电能。
需要注意的是，太阳能电池的效率取决于吸收太阳能光谱的范围。
目前，太阳能电池的效率仍然相对较低，因此科学家一直在研究和改进太阳能电池的设计和制造方法，以提高其效率并降低制造成本，以便更广泛地应用于能源产业中。
太阳能电池ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
• 太阳能电池概述 • 太阳能电池的技术发展 • 太阳能电池的应用领域 • 太阳能电池的优缺点分析 • 太阳能电池的未来发展趋势 • 太阳能电池的案例分析
01
太阳能电池概述
太阳能电池的定义
1
太阳能电池是一种利用太阳光照射在半导体材 料上产生电流的装置。
详细描述
该公司的钙钛矿太阳能电池采用了新型材料和结构设 计，具有高效、色彩可调、可定制等优点。这些优点 使得钙钛矿太阳能电池可以方便地应用于建筑领域， 为建筑物的能源供应和外观美化提供了重要的技术支 持。同时，该公司的钙钛矿太阳能电池还具有较高的 光电转换效率和长寿命的优点，可以为建筑物提供持 久稳定的能源供应。
自行车、摩托车等小型交通工具
太阳能电池板也可以为自行车、摩托车等小型交通工具提供电力，方便用户在户 外或没有电源的情况下使用。
04
太阳能电池的优缺点分析
优点分析
环保
太阳能电池使用太阳能作为能源，无需燃 烧化石燃料，从而减少对环境的污染。
节能
太阳能电池能够有效地利用太阳能，将其 转化为电能，从而节省能源。
制造工艺简单
01
薄膜太阳能电池采用薄膜技术制造，生产过程简单，能耗低。
轻便灵活
02
薄膜太阳能电池具有轻便灵活的特点，适用于移动设备和曲面
结构。
转化效率低
03
由于薄膜太阳能电池的厚度较薄，其光电转换效率相对较低。
多结太阳能电池
高转换效率
多结太阳能电池采用多个结结 构，能够充分利用太阳光谱，
提高光电转换效率。
详细描述
该公司的薄膜太阳能电池采用了先进的材料和制造技术，具有轻便、可弯曲、高效等优点。这些优点使得薄膜 太阳能电池可以方便地应用于手机、平板电脑、可穿戴设备等移动设备领域。同时，该公司的薄膜太阳能电池 还具有较高的光电转换效率和可靠的稳定性，可以为移动设备提供持续稳定的能源供应。
太阳能电池简介
太阳能电池市场状况及趋势
谢谢
+4 +5
+4
+4
掺杂浓度远大于半导体中载流子浓度，所以，自由电 子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子 （多子），空穴称为少数载流子（少子）。
太阳能电池的结构与工作原理
二、P 型半导体
在硅晶体中掺入少量的三价元 素，如硼，晶体点阵中的某些 半导体原子被杂质取代，硼原 子的最外层有三个价电子，与 相邻的半导体原子形成共价键 时，产生一个空穴。这个空穴 可能吸引束缚电子来填补，使 得硼原子成为不能移动的带负 电的离子。由于硼原子接受电 子，所以称为受主原子。
海洋气象监测标
风云三号气象卫星的太阳能电池
太阳能电池的应用
家庭灯具电源 如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、 黑光灯、割胶灯、节能灯等。
太阳能电池的应用
光伏电站 10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各 种大型停车厂充电站等。
太阳能电池市场状况及趋势
太阳能电池的市场状况：
N 型半导体
P 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。 但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。
太阳能电池的结构与工作原理
PN 结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导 体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的 交界面处就形成了PN 结。
多子扩散
而漂移使空间电荷区 变薄 漂移运动 内电场E N型半导体
空穴
+4 +3 +4 +4
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
太阳能电池的结构与工作原理
杂质半导体的示意表示法：
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － －
太阳能电池
……
硅太阳能电池原理与结构
半导体的光电效应
半导体主要结构
正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原 子旁边的四个电子
P（positive）型半导体
硅晶体中掺入其他的杂质，如硼，当掺入 硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴
正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的 硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个 空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和
N（negative）型半导体
硅晶体中掺入其他的杂质，如磷，当掺入 磷时，因为磷原子有五个电子，所以就会 有一个电子变得非常活跃
黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子
PN结
N型半导体（含较多的电子） P型半导体（含较多的空穴） P型和N型半导体结合在一起时，就会在接 触面形成电势差，这就是PN结
太阳能电池
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。
太阳能电池分类
1.硅太阳能电池 2.多晶体薄膜电池 3.多元化合物薄膜太阳能电池 4.纳米晶太阳能电池 5.塑料太阳能电池
自制过程
1．用伏特表测量选好的3DDl5型三极管的 基极(b)和集电极(C)之间的电压，正、反向 各测一次；用毫安表测量三极管基极和集 电极之间的短路电流。记录测量结果。 2．将三极管的金属外壳撬掉，重复步骤1 的过程。记录测量结果。 3．将撬掉金属外壳的三极管置于强烈的阳 光下照射，同时重复步骤1的过程。记录测 量结果
太阳能电池存在的问题
太阳能电池存在的问题
尽管太阳能电池是一种环保、可再生的能源，但仍然存在一些问题：
1. 昂贵的成本：太阳能电池的制造成本相对较高，使得其价格较高，限制了其普及程度。
2. 依赖天气条件：太阳能电池需要阳光才能产生电能，因此在阴雨天或夜晚效能较低，需要其
他能源作为补充。
3. 大面积需求：太阳能电池的能量转化效率相对较低，需要大面积的太阳能电池板才能满足大
规模电力需求。
4. 能量储存问题：太阳能电池产生的电能往往不能直接用于供电，需要进行储存或转换。
目前
常用的储能技术仍然存在一些问题，如储能成本高、能量密度低等。
5. 稳定性和耐久性问题：太阳能电池板在长时间使用后效能会逐渐下降，需要定期维护和更换，增加了维护成本。
6. 环境污染：太阳能电池的制造过程中使用的某些化学物质可能对环境造成污染，如铅、硫酸等。
尽管存在这些问题，太阳能电池作为一种可再生能源仍然具有很高的发展潜力，可以在改善相
关技术和降低成本的基础上更广泛地应用。
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太阳能电池
太阳能电池又称为“太阳能芯片”或光电池[1]，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。
它只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流。
在物理学上称为太阳能光伏（PV），简称光伏。
太阳能电池发电是根据特定材料的光电性质制成的。
黑体(如太阳)辐射出不同波长(对应于不同频率)的电磁波，如红、紫外线，可见光等等。
当这些射线照射在不同导体或半导体上，光子与导体或半导体中的自由电子作用产生电流。
射线的波长越短，频率越高，所具有的能量就越高，例如紫外线所具有的能量要远远高于红外线。
但是并非所有波长的射线的能量都能转化为电能，值得注意的是光电效应与射线的强度大小无关，只有频率达到或超越可产生光电效应的阈值时，电流才能产生。
能够使半导体产生光电效应的光的最大波长同该半导体的禁带宽度相关，譬如晶体硅的禁带宽度在室温下约为1.155eV，因此必须波长小于1100nm的光线才可以使晶体硅产生光电效应。
太阳电池发电是一种可再生的环保发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。
按照制作材料分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。
其中硅电池又分为单晶电池、多晶电池和无定形硅薄膜电池等。
对于太阳电池来说最重要的参数是转换效率，目前在实验室所研发的硅基太阳能电池中，单晶硅电池效率为25.0%，多晶硅电池效率为20.4%，CIGS薄膜电池效率达19.6%，CdTe薄膜电池效率达16.7 %，非晶硅（无定形硅）薄膜电池的效率为10.1% [2]。
太阳能电池的结构图
太阳电池是一种可以将能量转换的光电元件，其基本构造是运用P型与N型半导体接合而成的。
半导体最基本的材料是“硅”，它是不导电的，但如果在半导体中掺入不同的杂质，就可以做成P型与N型半导体，再利用P型半导体有个空穴(P型半导体少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷)，与N型半导体多了一个自由电子的电位差来产生电流，所以当太阳光照射时，光能将硅原子中的电子激发出来，而产生电子和空穴的对流，这些电子和空穴均会受到内建电位的影响，分别被N型及P型半导体吸引，而聚集在两端。
此时外部如果用电极连接起来，形成一个回路，这就是太阳电池发电的原理。
简单的说，太阳光电的发电原理，是利用太阳电池吸收0.4μm～1.1μm波长(针对硅晶)的太阳光，将光能直接转变成电能输出的一种发电方式。
由于太阳电池产生的电是直流电，因此若需提供电力给家电用品或各式电器则需加装直/交流转换器，换成交流电，才能供电至家庭用电或工业用电。
太阳能电池的充电发展
太阳能电池应用在消费性商品上，大多有充电的问题，过去一般的充电对象采用镍氢或镍镉干电池，但是镍氢干电池无法抗高温，镍镉干电池有环保污染的问题。
近
年来超级电容发展快速，容量超大，面积反缩小，加上价格低廉，因此有部份太阳能产品开始改采超级电容为充电对象，因而改善了太阳能充电的许多问题：
1.充电较快速，
2.寿命长5倍以上，
3.充电温度范围较广，
4.减少太阳能电池用量(可低压充电)。
太阳电池材料种类
第二代薄膜太阳能电池以薄膜制程来制造电池。
种类可分为碲化镉(Cadmium Telluride CdTe)、铜铟硒化物(Copper Indium Selenide CIS)、铜铟镓硒化物(Copper Indium Gallium Selenide CIGS)、砷化镓(Gallium arsenide GaAs)
第三代电池与前代电池最大的不同是制程中导入有机物和纳米科技。
种类有光化学太阳能电池、染料光敏化太阳能电池、高分子太阳能电池、纳米结晶太阳能电池。
第四代则是针对电池吸收光的薄膜做出多层结构。
某种电池制造技术。
并非仅能制造一种类型的电池，例如在多晶硅制程，既可制造出硅晶版类型，也可以制造薄膜类型。
单晶硅太阳能电池
以单晶硅为原料，当前采用较多的生产工艺是在P型硅片上晶硅磷扩散制作PN结，用高纯的硅原料（纯度要求不低于99.9999%）通过直拉法或者是区熔法制造单晶硅棒，同时掺杂少量硼元素，再切成薄片，经过清洗制绒、磷扩散、刻蚀去边结、PECVD法镀减反射膜、丝网印刷制作电极等工序制作成太阳能电池。
少量高效单晶硅电池采用N型硅片上进行硼扩散制作PN结。
3.修角：该工艺只适用于单晶，目的是将圆柱形的单晶硅棒磨为近长方体形，
使切出的硅片接近方形。
4.切片：用多线锯（金刚石线）将单晶硅棒或多晶硅锭切为200-300μm厚的
薄片，目前工业上已大规模使用200μm左右的硅片进行生产。
5.清洗制绒：首先用碱液(一般为80摄氏度以上的NaOH溶液)腐蚀机械加工
中造成硅片的损伤，然后分别用碱液(单晶硅片)或酸液(多晶硅片)制备出用于减反射的绒面，最后用甩干机甩干。
6.扩散制结：目前工业上用的硅片主要为p型片，因此需要通过扩散磷(P)来形
成PN结，扩散一般通过扩散炉进行，工艺温度高于900摄氏度，但目前已经在开发低温的扩散工艺。
如果是使用n型片制备太阳电池，则需要扩散硼
(B)。
7.二次清洗：因为在扩散工艺中会形成非活性的磷硅玻璃，因此需要通过氢氟
酸(HF)腐蚀掉。
8.制备减反射膜：工业中采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，制备氮化
硅SiN x减反射膜。
9.印刷电极：通过丝网印刷(Screen printing)制备前后电极，前电极一般用银
浆，后电极用银铝浆，而背面场则用铝浆印刷而成。
10.烧结：通过烧结炉的高温烧结，使前电极烧穿前表面的氮化硅减反射膜，n
型层形成良好的欧姆接触，而背面的铝扩散入硅中，在背表面形成p+的重掺区，从而形成背表面场。
目前市场上大量产的单晶与多晶硅的太阳电池平均效率约在15%上下，也就是说，这样的太阳电池只能将入射太阳光能转换成15%可用电能，其余的85%都浪费成无用的热能。
所以严格地说，现今太阳电池，也是某种型式的“浪费能源”。
当然理论上，只要能有效的抑制太阳电池内载子和声子的能量交换，换言之，有效的抑制载子能带内或能带间的能量释放，就能有效的避免太阳电池内无用的热能的产生，大幅地提高太阳电池的效率，甚至达到超高效率的运作。
而这样简易的理论构想，在实际的技术上，却可以用不同的方法来执行这样的原则。
超高效率的太阳电池(第三代太阳电池[3])的技术发展，除了运用新颖的元件结构设计，来尝试突破其物理限制外，也有可能因为新材料的引进，而达成大幅增加转换效率的目的。
薄膜太阳电池
在薄膜电池技术中，近年来BIPV（Building Integrated Photo Voltaic）即建筑物集成太阳能电池技术特别引人注目。
此技术把薄膜电池应用到建筑物的围护结构如屋顶、天窗、外观、门窗等部分的建筑材料之中；对于使用帷幕墙特别是玻璃幕墙的建筑物，BIPV更可结合在帷幕墙的材料之中。
故其相对于非集成系统的优点，在于初投资可被因节省建材和劳工而抵消。
被认为是太阳能电池工业中增长最大的技术之一。
调查表明，CIGS可弯曲模块是BIPV封装工业增长的最大推动力。
[4]
染料敏化太阳电池
染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cell，DSSC）是最近被开发出来的一种崭新的太阳电池。
DSsC也被称为格雷策尔电池，因为是在1991年由格雷策尔等。