非晶硅太阳能电池工作原理及进展
非晶硅薄膜太阳能电池应用分析
非晶硅薄膜太阳能电池应用分析1. 简介非晶硅薄膜太阳能电池是一种主要由非晶硅薄膜材料制成的光伏电池。
本章将介绍非晶硅薄膜太阳能电池的基本原理和优点，以及其在太阳能行业中的前景和应用。
2. 非晶硅薄膜太阳能电池的技术原理本章将详细介绍非晶硅薄膜太阳能电池的技术原理，包括其制备、结构、物理特性等方面的内容。
同时，还将重点探讨非晶硅薄膜太阳能电池的能量转换效率、光电性能、光损失等方面的问题。
3. 非晶硅薄膜太阳能电池的应用现状本章将介绍非晶硅薄膜太阳能电池在各个领域的应用情况，包括建筑、汽车、移动电源、航空航天等方面。
同时，还将分析非晶硅薄膜太阳能电池在实际应用中面临的挑战和前景。
4. 非晶硅薄膜太阳能电池的未来发展方向本章将分析非晶硅薄膜太阳能电池的未来发展趋势和方向。
主要从材料、工艺、结构和技术方面探讨非晶硅薄膜太阳能电池的改进和提高能量转换效率等方面的发展。
5. 结论本文对非晶硅薄膜太阳能电池的技术原理、应用现状和未来展望进行了比较全面的介绍和分析。
结合当前的环境和产业背景，本文认为非晶硅薄膜太阳能电池具有广阔的市场前景，并有望在未来成为太阳能电池领域的主流产品之一。
第一章：简介随着全球能源需求的不断增长和对可再生能源的需求越来越强烈，太阳能电池作为最具代表性的新能源技术之一，正变得越来越受到人们的关注。
非晶硅薄膜太阳能电池（Amorphous Silicon Thin Film Solar Cell，简称a-Si电池）是目前人们对太阳能电池的一种有效研究和开发方向之一。
相较于传统的多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池，a-Si电池具有材料和制造成本低、可扩展性高、透明性好等特点。
本章将介绍非晶硅薄膜太阳能电池的基本原理和优点，以及其在太阳能行业中的前景和应用。
1.1 非晶硅薄膜太阳能电池的基本原理多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池的构造非常相似，主要由n型硅和p型硅两种材料组成。
在阳光的照射下，太阳能会被电池中的半导体材料吸收，产生电子与空穴。
非晶硅太阳电池
非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池，也被称为非晶硅薄膜太阳电池，是一种利用非晶硅材料制成的光伏电池。
非晶硅太阳电池具有柔性、轻薄和低造价等优点，适用于一些特殊场合和应用领域。
本文将从非晶硅材料的特性、非晶硅太阳电池的结构和工作原理、非晶硅太阳电池的优缺点以及应用领域等方面进行详细介绍。
非晶硅是一种非晶态的硅材料，其原子结构杂乱无序，与晶体硅相比，非晶硅具有更高的能量转换效率和更低的制造成本。
非晶硅太阳电池通常由玻璃或塑料基底、透明导电薄膜、非晶硅光伏层、背电极和接线等部分组成。
非晶硅太阳电池使用非晶硅材料作为光伏层，其中掺杂了少量的杂质元素，使得材料具有较高的光电转换效率。
非晶硅太阳电池的工作原理主要基于光伏效应，即光子入射到非晶硅光伏层上后被吸收，释放出电子和空穴，并在电场的作用下分别流向背电极和透明导电薄膜，从而形成电流。
非晶硅太阳电池的光伏转换效率与光伏层的材料性能、光伏层的厚度、非晶硅材料的电学性质等因素密切相关。
非晶硅太阳电池具有以下优点：首先，非晶硅太阳电池可以制备成柔性和轻薄的结构，适应各种复杂的曲面和形状，具有更广阔的应用空间；其次，非晶硅太阳电池的制造成本较低，生产工艺简单，可以实现大规模生产和应用；此外，非晶硅太阳电池在低光强和低温环境下具有较高的光电转换效率，适用于一些特殊应用领域。
然而，非晶硅太阳电池也存在一些缺点：首先，非晶硅太阳电池的光电转换效率相比于其他材料的太阳电池要低一些；其次，非晶硅太阳电池对光强和温度的变化较为敏感，在高温和强光环境下效果较差；另外，非晶硅太阳电池的使用寿命较短，一般在10年左右。
非晶硅太阳电池在一些特殊领域有广泛应用。
例如，在电子设备领域，非晶硅太阳电池可以用于制备柔性和可折叠的光伏电池组件，为电子设备提供可持续的电力；在建筑领域，非晶硅太阳电池可以嵌入到建筑材料中，如玻璃幕墙、屋顶瓦片等，实现建筑一体化太阳能利用；此外，非晶硅太阳电池还可以应用于一些便携式充电设备、户外太阳能供电系统等领域。
非晶硅太阳能电池工作原理及进展
非晶硅太阳能电池工作原理及进展.txt生活是过出来的，不是想出来的。
放得下的是曾经，放不下的是记忆。
无论我在哪里，我离你都只有一转身的距离。
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维普资讯 、非晶硅太阳能电池工作原理及进展、／徐温元（开大学电子科学系）南自１９６年以来，晶硅基台金作为一种新型的电子材料，７非由于它的优异的光电特性，它在太阳能使电池及其他方面具有广泛的应用前景，而推动着人们对这羹材料特性进行深人研究。
近几年国际上从有关这方面的研究工作发展迅速，已形成一个新技术产业部门．非晶硅太阳能电池的转换效率和电弛面积也都有明显的提高和增太．本文综述了非晶硅材料特性，电池工作原理及最近发展．一、非晶硅材料特性移率虺非晶硅基合金材料包括氢化非晶硅ａｓ：—ｉ了Ｈ、非晶碳化硅ａＳｘＨ、非晶氮化硅－ｉＣ：ｓ１ｉ…Ｎ：Ｈ、非晶锗硅ａＳｌ—ｉ…Ｇｅ：等一系列Ｈ犍材料．类台金均可在较低的温度下（３Ｏ）这＜０℃以等离子化学气相沉积方法（ＣＶＰＤ）在较广泛的衬底材料（玻璃、属、高温塑料）生如金及上成大面积薄膜．１非晶硅舍金的带隐及悬挂键．远程无序的．对理想晶态半导体来说，我们已卷市崖（ｍ ?ｅＰｃ）图ｌ非晶态半导体态密宦分布示意图带隙宽度．非晶硅的带隙宽度约等于１７Ｖ，．ｅ同．这种不同与非晶硅中含有１％以上的氢０非晶硅与晶体硅不同之处是其原子排列是晶体硅的带隙宽度为１ＩＶ，二者有明显的不．ｃ能用能带理论阐明其导电机理，即电子或空穴有关．再者，在非晶硅中掺人适量的锗（ｅ、若Ｇ）可“由”运动于扩展的导带或价带之中，并碳（或氮Ｏ，可以形成不同的硅基合金即自地ｃ）Ｎ）则具有较高的迁移率，而处于导带和价带之间的非晶锗硅合金禁带态密度为零．对非晶态半导体来说，由于ａＳｌ—ｉ…Ｃ：Ｈａｓ—ｉ一Ｇｃ：非晶碳硅台金Ｈ，或非晶氮硅台金ａｓｌ—ｉ…Ｎ：Ｈ．原子排列非长程有序，即材料中存在着各种不各种合金的带隙宽度随掺人量（的变化而变．）完整性（键长、角不相等和材料中存在空洞表１列出几种常见合金的带隙宽度．从迁移率如键或Ｅ，内分布的带尾的态密度近似以指向等）导致在描述非晶态导电机理时虽也有类似边Ｅ，于晶态的导带和价带，但它分成扩展态和局域数规律降到～１“ｃ? Ｖ的悬挂键态密度．／ｍｅ０态．在扩展态中，子和空穴的迁移率明显低所谓悬挂键是指非晶硅中的而电ｓ原子未成共价ｉ１１０／９于晶态材料，只相当于晶态材料载流子迁移率键的电子态．由射频溅射或电子束蒸发方法制的Ｉ％或更低．谓局域态即载流子不能在其中备的非晶硅膜，其悬挂键态密度可高达所输运的一种态，而且载流子是连续分布于导带ｃｅ由等离子体化学沉积法制备的非晶ｍＶ．或价带附近，故局域态又称为带尾，如图Ｉ所硅膜中含有大量的氢，可有效地与非晶硅中的示．带尾的宽窄与原子排列无序程度有关，即悬挂键结合形成ｓ—键，使悬挂键态密度降ｉＨ无序程度愈高带尾分布愈宽．低．悬挂键分布在带隙的中部，并起复合中心图中Ｅ，Ｅ，迁移率边，占到占．间称的作用．悬挂键态密度越低，则材料的载流子称之物理６５５ ?维普资讯 表Ｉ几种非晶志半导体的帝隙宽度可使此材料成为ｐ型或ｎ型的导电材料，其电导率可增至约ｌ－（ ? ｍ）０２Ｑｃ～．对于台有微晶成分的非晶硅材料，电导率可更高．其Ｃｕｒｅ（Ｓ（晶）！ｓ≈ＣＪ）多ｉ寿命越长．对于高质量的非晶硅材斟，其悬挂键态密度可低于ｌ“ｃ／ｍｅ０Ｖ．嚣表ｌ中各种非晶硅基合金（）量从０１分．逐渐增加时，带隙宽度也逐渐增大．其ｚ戢流子的输运过程．非晶硅材粒受光照或外电场注人时将产生菲平衡载流子，这些载流子在被复合之前在扩展态输运过程中，有一部分载流子将被带尾局域态所陷获，而被陷的载流子由于声子协助可重新激发回到扩展态．这种过程在载流子通过材料时可多次重复发生，直至载流子穿通材料崔波长＾ｒ）ｎ图２非晶硅基合金与晶体硅光吸收系敲的比较达到另一电极．由于这种多次陷阱效应，导致３光吸收特性．了载流子迁移率的下降．对未掺杂的本征非晶导率为ｌ－一１（ ? ｍ）Ｏｔ０Ｑｃ～．通过掺硼或磷非晶硅基合金材料的光吸收特性与晶体硅由图２可以看出，非晶硅在可见光部分比晶硅材料来说，是电子导电，般用ｉ示，电材料差别很大，２给出几种材料的光吸收谱．这一表图侣／钛－’２００Ａ～＿ＧＩ０２０Ａ１Ｂ．ＯＤＩＡｐ．１０Ａ０ａｅＨＳ：ＴＣ０图３（）Ｉ玻璃为衬康的单结电｝（为玻璃，ＴＣ为ｓｏ镀面透明导电膜，ａ三【电ＧＯｎＢ为缓冲层，ｎ为掺磷ｎ型电于导电材料，ｐ为掺礤Ｐ型空穴导电材料，，（，＋’钼钍＾ＩＴｉ为背电敏，燕上１—２置的钍再蒸铝，）先００可得到较好的欧姆接触）；【）ｂ以不锈钢为衬雇的单结电｝（为不镑钢衬雇，ＩＯ为氧化镏锡遗明导电膜）电ｓＴ；ｆ）叠层电她（电他为。
npn的利用原理及合理利用措施。
npn的利用原理及合理利用措施。
非晶硅（a-Si）/微晶硅（μc-Si）/非晶硅（a-Si）（a-Si/μc-
Si/a-Si）三层电池是一种光伏技术，也被称为非晶硅太阳能电池。
它的利用原理是，在这种太阳能电池中，a-Si透明导电层吸收
可见光，并将其传导到a-Si和μc-Si层。
a-Si层主要负责吸收
低能量的红外光，而μc-Si层主要负责吸收高能量的蓝色光。
在太阳能光子击中a-Si和μc-Si层时，光子的能量会通过a-Si
和μc-Si的p型和n型层形成电子和空穴。
这些电子和空穴会
被导电层捕获并转化为电流，从而产生电能。
合理利用措施包括：
1. 提高光吸收效率：采用多层结构，通过调整各层材料的带隙能力来增加光子的吸收。
2. 优化层次结构：根据不同的光子能量，调整a-Si和μc-Si层
的厚度和组成，以提高各层的光吸收和载流子收集效率。
3. 表面处理：通过在透明导电层上进行抗反射涂层或纳米纹理等表面处理，减少光的反射，提高光的吸收。
4. 智能跟踪系统：利用太阳能电池板的智能跟踪系统，根据太阳的位置和光照强度调整面板的角度，最大限度地吸收太阳能。
5.系统优化：在设计和安装太阳能电池系统时，优化组件布局、
避免阴影、最大限度地利用光能，并使用高效的反馈和控制系统来提高整体的能量转换效率。
这些措施有助于提高a-Si/μc-Si/a-Si电池的能量转换效率并实现更可持续的太阳能利用。
一文读懂非晶硅太阳能电池及其应用
一文读懂非晶硅太阳能电池及其应用目前光伏市场上，制作太阳能电池使用的最多的材料就是硅，其中主要分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池以及非晶硅太阳能电池，前两种，由于所用材料是间接带隙半导体——吸收太阳能时需要一定的厚度，PN结比较厚(一般大于200微米)，所以其硅原料消耗较多，成本相应较高，电池板的价格居高不下，其所造成的硅浪费也比较大，而硅是十分多用途的重要半导体。
非晶硅为直接带隙半导体，光辐射吸收范围广，所需厚度薄，故此非晶硅薄膜太阳能电池可以做得很薄，光吸收薄膜总厚度大约1微米，非晶硅以其原料消耗少，低成本以及较好的性能而得到市场的青睐。
非晶硅太阳能电池的特点低成本1、硅材料用料少，可充分吸收光，单晶要200μ厚，非晶1μ厚(非晶硅光吸收系数大)。
2、主要原材料是生产高纯多晶硅过程中使用的硅烷，这种气体，化学工业可大量供应，且十分便宜，制造一瓦非晶硅太阳能电池的原材料本约RMB3.5-4(效率高于6%)。
3、晶体硅太阳电池的基本厚度为240-270um，相差200多倍，大规模生产需极大量的半导体级，仅硅片的成本就占整个太阳电池成本的65-70%，在中国1瓦晶体硅太阳电池的硅材料成本已上升到RMB22以上。
从原材料供应角度分析，人类大规模使用阳光发电，最终的选择只能是非晶硅太阳电池及其它薄膜太阳电池，别无它法!易于形成大规模因为核心工艺适合制作特大面积无结构缺陷的a-Si合金薄膜;只需改变气相成分或者气体流量便可实现pn结以及相应的叠层结构;生产可全程自动化。
品种多，用途广薄膜的a-Si太阳能电池易于实现集成化，器件功率、输出电压、输出电流都可自由设计制造，可以较方便地制作出适合不同需求的多品种产品。
由于光吸收系数高，暗电导很低，适合制作室内用的微低功耗电源，如手表电池、计算器电池等。
由于a-Si膜的硅网结构力学性能结实，适合在柔性的衬底上制作轻型的太阳能电池。
灵活多样的制造方法，可以制造建筑集成的电池，适合户用屋顶电站的安装。
非晶硅太阳电池的原理
非晶硅太阳电池的原理2010-11-1314:54目录一、非晶硅薄膜太阳电池基础知识简介二、非晶硅薄膜太阳电池生产线及制造流程简介三、国产提供的非晶硅薄膜太阳电池生产线介绍一、非晶硅薄膜太阳电池基础知识简介1976年美国RCA实验室的D.E.Conlson和C.R.Wronski在Spear形成和控制p-n结工作的基础上利用光生伏特(PV)效应制成世界上第一个a-Si太阳能电池，揭开了a-Si在光电子器件或PV组件中应用的幄幕。
目前a-Si多结太阳能电池的最高光电转换效率己达15%。
图1为一般单结的非晶硅太阳能电池结构图，图2为非晶硅太阳能电池图1非晶硅太阳能电池结构图图2非晶硅柔性太阳能电池第一层，为普通玻璃,是电池载体。
第二层为绒面的TCO。
所谓TCO就是透明导电膜，一方面光从它穿过被电池吸收，所以要求它的透过率高；另一方面作为电池的一个电极，所以要求它导电。
TCO制备成绒面起到减少反射光的作用。
太阳能电池就是以这两层为衬底生长的。
太阳能电池的第一层为P层，即窗口层。
下面是i层，即太阳能电池的本征层，光生载流子主要在这一层产生。
再下面为n 层，起到连接i和背电极的作用。
最后是背电极和Al/Ag电极。
目前制备背电极通常采用掺铝ZnO(A1),或简称AZO。
由于a-Si(非晶硅)多缺陷的特点，a-Si的p-n结是不稳定的，而且光照时光电导不明显，几乎没有有效的电荷收集。
所以，a-Si太阳能电池基本结构不是p-n 结而是p-i-n结。
掺硼形成P区，掺磷形成n区，i为非杂质或轻掺杂的本征层(因为非掺杂的a-Si是弱n型)。
重掺杂的p、n区在电池内部形成内建势，以收集电荷。
同时两者可与导电电极形成欧姆接触，为外部提供电功率。
i区是光敏区，光电导／暗电导比在105～106，此区中光生电子、空穴是光伏电力的源泉。
非晶体硅结构的长程无序破坏了晶体硅电子跃迁的动量守恒选择定则，相当于使之从间接带隙材料变成了直接带隙材料。
非晶硅及薄膜太阳能电池技术的发展与应用
非晶硅及薄膜太阳能电池技术的发展与应用随着环保意识的不断提高和能源危机的日益加剧，太阳能电池作为一种清洁、可再生的能源，逐渐成为了世界各国节能减排和发展可再生能源的重要选择。
而在众多太阳能电池技术中，非晶硅和薄膜太阳能电池技术因其高效、轻薄、柔性等优点，受到了越来越多的关注。
本文将探讨非晶硅及薄膜太阳能电池技术的发展历程、特点以及应用前景。
一、非晶硅太阳能电池技术的起源和发展非晶硅太阳能电池是一种利用非结晶硅（a-Si）薄膜作为光电转化层制成的新型太阳能电池。
20世纪70年代初期，斯坦福大学的英国物理学家David Adler和John W. Coburn等人，在研究等离子体物理学时，偶尔发现了a-Si材料的非晶性质和光电特性，进而发展出了非晶硅太阳能电池。
相较于传统的晶硅太阳能电池，非晶硅太阳能电池具有以下几个突出优点：1.高效：非晶硅太阳能电池的光电转换效率高，可以达到10%以上。
2.轻薄：由于非晶硅材料具有较小的晶粒大小和结构不规则，因此可以制备出非常薄的电池层，使得整个太阳能电池组件变得轻薄、灵活，便于安装和使用。
3.低成本：非晶硅太阳能电池具有制备工艺简单、原材料价格低廉的特点，因此制造成本相对于晶硅太阳能电池较低。
4.半透明：非晶硅太阳能电池可制成半透明的电池层，可以用于建筑物的幕墙、采光、遮阳等场合。
二、薄膜太阳能电池技术的发展历程和优势薄膜太阳能电池技术是指将各种材料的薄膜制成太阳能电池的光电转化层，其中包括非晶硅、铜铟镓硫（CIGS）、铜铟镓铝硫（CIGAS）等多种材料。
相比非晶硅太阳能电池，薄膜太阳能电池材料的选择更加广泛，也因此有更大的发展前景。
早在20世纪50年代，人们就开始了对于薄膜太阳能电池的研究。
当时使用的材料主要是半导体材料，但是效率较低，仅能达到不到1%。
1983年，美国联邦航空局研制出了铜铟镓硫（CIGS）薄膜太阳能电池，并在1991年实现了15.9%的能量转化效率，创造出了当时太阳能电池记录，这一技术因其高效、柔性等特点，受到了世界各国的瞩目。
nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究
《探究nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究》1. 引言近年来，随着能源危机日益严重，太阳能作为清洁能源备受人们关注。
而nip型非晶硅薄膜太阳能电池作为一种新型高效太阳能电池，受到了广泛的研究和关注。
本文将针对nip型非晶硅薄膜太阳能电池进行深入探究，从深度和广度两个方面进行全面评估，并为读者提供有价值的文章。
2. nip型非晶硅薄膜太阳能电池概述2.1 nip型非晶硅薄膜太阳能电池的基本结构nip型非晶硅薄膜太阳能电池通常由n型非晶硅薄膜、i型非晶硅薄膜和p型非晶硅薄膜组成，其中i型层是光吸收层。
2.2 nip型非晶硅薄膜太阳能电池的工作原理当太阳光照射到nip型非晶硅薄膜太阳能电池时，光子被i型层吸收，激发出电子和空穴，从而产生光生电荷对。
3. nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究现状3.1 nip型非晶硅薄膜太阳能电池的发展历程nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究始于20世纪80年代，经过多年的发展，取得了显著的进展。
3.2 nip型非晶硅薄膜太阳能电池的研究热点当前，研究人员主要集中在提高nip型非晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率、稳定性和制备工艺上。
4. nip型非晶硅薄膜太阳能电池的优势与挑战4.1 优势：相较于传统多晶硅太阳能电池，nip型非晶硅薄膜太阳能电池具有较高的光吸收系数和较低的制备成本。
4.2 挑战：目前nip型非晶硅薄膜太阳能电池在光电转换效率、稳定性和长期耐久性方面仍存在挑战。
5. 个人观点与总结个人认为，nip型非晶硅薄膜太阳能电池作为一种新型高效太阳能电池，在清洁能源领域具有重要的应用前景。
鉴于其目前面临的挑战，未来的研究应该集中在提高光电转换效率、提升稳定性和减少制备成本上。
各界应该加大对nip型非晶硅薄膜太阳能电池的投入和支持，推动其在太阳能领域的广泛应用。
结语通过本文的探究，相信读者已经对nip型非晶硅薄膜太阳能电池有了更深入的理解。
未来，随着科技的不断进步和研究的不断深入，相信nip型非晶硅薄膜太阳能电池必将成为清洁能源领域的重要力量。
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非晶硅太阳能电池工作原理及进展.txt生活是过出来的，不是想出来的。
放得下的是曾经，放不下的是记忆。
无论我在哪里，我离你都只有一转身的距离。
本文由yy19880602贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。
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维普资讯 、非晶硅太阳能电池工作原理及进展、／徐温元（开大学电子科学系）南自１９６年以来，晶硅基台金作为一种新型的电子材料，７非由于它的优异的光电特性，它在太阳能使电池及其他方面具有广泛的应用前景，而推动着人们对这羹材料特性进行深人研究。
近几年国际上从有关这方面的研究工作发展迅速，已形成一个新技术产业部门．非晶硅太阳能电池的转换效率和电弛面积也都有明显的提高和增太．本文综述了非晶硅材料特性，电池工作原理及最近发展．一、非晶硅材料特性移率虺非晶硅基合金材料包括氢化非晶硅ａｓ：—ｉ了Ｈ、非晶碳化硅ａＳｘＨ、非晶氮化硅－ｉＣ：ｓ１ｉ…Ｎ：Ｈ、非晶锗硅ａＳｌ—ｉ…Ｇｅ：等一系列Ｈ犍材料．类台金均可在较低的温度下（３Ｏ）这＜０℃以等离子化学气相沉积方法（ＣＶＰＤ）在较广泛的衬底材料（玻璃、属、高温塑料）生如金及上成大面积薄膜．１非晶硅舍金的带隐及悬挂键．远程无序的．对理想晶态半导体来说，我们已卷市崖（ｍ ?ｅＰｃ）图ｌ非晶态半导体态密宦分布示意图带隙宽度．非晶硅的带隙宽度约等于１７Ｖ，．ｅ同．这种不同与非晶硅中含有１％以上的氢０非晶硅与晶体硅不同之处是其原子排列是晶体硅的带隙宽度为１ＩＶ，二者有明显的不．ｃ能用能带理论阐明其导电机理，即电子或空穴有关．再者，在非晶硅中掺人适量的锗（ｅ、若Ｇ）可“由”运动于扩展的导带或价带之中，并碳（或氮Ｏ，可以形成不同的硅基合金即自地ｃ）Ｎ）则具有较高的迁移率，而处于导带和价带之间的非晶锗硅合金禁带态密度为零．对非晶态半导体来说，由于ａＳｌ—ｉ…Ｃ：Ｈａｓ—ｉ一Ｇｃ：非晶碳硅台金Ｈ，或非晶氮硅台金ａｓｌ—ｉ…Ｎ：Ｈ．原子排列非长程有序，即材料中存在着各种不各种合金的带隙宽度随掺人量（的变化而变．）完整性（键长、角不相等和材料中存在空洞表１列出几种常见合金的带隙宽度．从迁移率如键或Ｅ，内分布的带尾的态密度近似以指向等）导致在描述非晶态导电机理时虽也有类似边Ｅ，于晶态的导带和价带，但它分成扩展态和局域数规律降到～１“ｃ? Ｖ的悬挂键态密度．／ｍｅ０态．在扩展态中，子和空穴的迁移率明显低所谓悬挂键是指非晶硅中的而电ｓ原子未成共价ｉ１１０／９于晶态材料，只相当于晶态材料载流子迁移率键的电子态．由射频溅射或电子束蒸发方法制的Ｉ％或更低．谓局域态即载流子不能在其中备的非晶硅膜，其悬挂键态密度可高达所输运的一种态，而且载流子是连续分布于导带ｃｅ由等离子体化学沉积法制备的非晶ｍＶ．或价带附近，故局域态又称为带尾，如图Ｉ所硅膜中含有大量的氢，可有效地与非晶硅中的示．带尾的宽窄与原子排列无序程度有关，即悬挂键结合形成ｓ—键，使悬挂键态密度降ｉＨ无序程度愈高带尾分布愈宽．低．悬挂键分布在带隙的中部，并起复合中心图中Ｅ，Ｅ，迁移率边，占到占．间称的作用．悬挂键态密度越低，则材料的载流子称之物理６５５ ?维普资讯 表Ｉ几种非晶志半导体的帝隙宽度可使此材料成为ｐ型或ｎ型的导电材料，其电导率可增至约ｌ－（ ? ｍ）０２Ｑｃ～．对于台有微晶成分的非晶硅材料，电导率可更高．其Ｃｕｒｅ（Ｓ（晶）！ｓ≈ＣＪ）多ｉ寿命越长．对于高质量的非晶硅材斟，其悬挂键态密度可低于ｌ“ｃ／ｍｅ０Ｖ．嚣表ｌ中各种非晶硅基合金（）量从０１分．逐渐增加时，带隙宽度也逐渐增大．其ｚ戢流子的输运过程．非晶硅材粒受光照或外电场注人时将产生菲平衡载流子，这些载流子在被复合之前在扩展态输运过程中，有一部分载流子将被带尾局域态所陷获，而被陷的载流子由于声子协助可重新激发回到扩展态．这种过程在载流子通过材料时可多次重复发生，直至载流子穿通材料崔波长＾ｒ）ｎ图２非晶硅基合金与晶体硅光吸收系敲的比较达到另一电极．由于这种多次陷阱效应，导致３光吸收特性．了载流子迁移率的下降．对未掺杂的本征非晶导率为ｌ－一１（ ? ｍ）Ｏｔ０Ｑｃ～．通过掺硼或磷非晶硅基合金材料的光吸收特性与晶体硅由图２可以看出，非晶硅在可见光部分比晶硅材料来说，是电子导电，般用ｉ示，电材料差别很大，２给出几种材料的光吸收谱．这一表图侣／钛－’２００Ａ～＿ＧＩ０２０Ａ１Ｂ．ＯＤＩＡｐ．１０Ａ０ａｅＨＳ：ＴＣ０图３（）Ｉ玻璃为衬康的单结电｝（为玻璃，ＴＣ为ｓｏ镀面透明导电膜，ａ三【电ＧＯｎＢ为缓冲层，ｎ为掺磷ｎ型电于导电材料，ｐ为掺礤Ｐ型空穴导电材料，，（，＋’钼钍＾ＩＴｉ为背电敏，燕上１—２置的钍再蒸铝，）先００可得到较好的欧姆接触）；【）ｂ以不锈钢为衬雇的单结电｝（为不镑钢衬雇，ＩＯ为氧化镏锡遗明导电膜）电ｓＴ；ｆ）叠层电她（电他为。
ｓ：材料，电池为ＩＳＧ￣Ｈ材料）ｃ上一ｉＨ下＿ｉ：ｌ卷ｌ鳙８ｌ维普资讯 茛ｐｊ善层，最后以硅有较高的光吸收系数，不同材料的较高光啵它是毒捩在不锈钢上沉积＋＿收系数，对应的波长不同．所电子束蒸发一层ｆｏ透明导电嗅．光从ＩＯｒＴ膜射人ｎ层，Ｐｉ电池相似，和ｎ在ｎ／界ｉ面处产生的光生载流子通过ｉ达到背电极构层成电流回路．’二、非晶硅电池的结构和工作原理非晶硅电池一般可分为单结电池和叠层电池，单结电池又可分为以玻璃为衬底的ｐｉ而ｎ电池和以不锈钢为衬底的ｎｉ电池，如图３ｐ所示．～关于非晶硅电池工作原理模型有不少文章讨论过，是从泊松方程出发列出电子和塑都穴的连续方程，依据不同的边界条件推算在光照或暗态下电池的伏安特性．本文以圈３ａ（）ｐｉ电池结构为例扼要阐明电池的工作原理．ｎ１单结电油．图３ａ（）是以玻璃为衬底的ｐｎ电池结构．ｉ在玻璃上先敷着一层绒面ＳＯ：透明导电膜，ｎ这种膜有减少反射光的作用，可使膜的透明度图４ａ给出Ｐｉ电池短路杀件下的能带（）ｎ图．对于高转换效率的非晶硅电池，由于被陷电荷和空间自由载流子电荷可以忽略，其ｉ层提高．时这种膜又是上电极，以要求膜的方的电场可认为是近似均匀的．在Ｐ／同所ｉ界面产块电阻要小，般应＜０口．在敷有透明导生的光生电子和空穴在电场作用下迁移到背电一ｏ／电嗅的玻璃上依次在反应室内沉积ｐｉ｜各非极构成光生电流，光生电流密度可写成ｎ该晶硅层，面电极先蒸上一薄层（ｏ２五），背１一０钛ｉ—ｑｃ１一ｅｐｄＬ），（）ＧＬ【ｘ（，ｔ】１再蒸上铝，是为了改善金属铝与层接触特式中Ｇ是光生载流子产生率；这ｇ是电子电荷；性．光从玻璃方向射人Ｐ层．层是ａ是ｉ层厚度；Ｌ一。
十，．电子和—ｒＥｆＥ是ＳＣ：合金材料，带隙宽度较宽，为ｌ９ｉＨ其约—空穴漂移长度和；是电场强度；，ｆ，，２０Ｖ，ｅ目的是让较多的短波波长的光透过Ｐ层分别表示电子和空穴的迁移率和寿帚‘宙生式｛而到达Ｐ／界面．Ｐｉ层厚度一般小于１０．０五在Ｐ层与ｉ之间生长一层厚度小于１０层盖０的缓冲层，到改善Ｐ／起ｉ界面特性和加强光生可以看出，在电池ｉ厚度及光强确定后，Ｌ层愈大，光生电流愈高．换句话说，流子迁移则载率寿命积愈大，或电场强度蠹犬光生电流愈则载梳子向内输运的作用．光生载流子通过ｉ层高．由图４ａ（）能带图可以看出，带隙ａ宽—到达背电极构成电流回．另一种电池结构是ＳＣ：的ＰｉＨ层可使入射短波长的光损失减小，以不锈钢为村底的ｎｉ十电池，图３ｂ所示．ｐ如（）同时Ｐ／界面的高势垒可使反扩散到Ｐｉ屡的｛囊电匿（Ｖ（ｂ１圈●Ｃ）￣ｉ＋电弛短路条件下售带匿；（）电曲的电施电压特性曲龌－９ｕ￣ｂ袖理７?维普资讯 犀２０，电子减少，这样反向复合电流减小则有利于正电池的ｉ厚度较蔼（一Ｉ０五）而后电拖的ｉ层厚度较厚（～５０五）对于电流如何穿００．向光生电流的增加．从图一ａ还可以看出，４）（Ｐ层和ｎ层掺杂效率愈高，则使费米能级Ｅ愈过两个电池中间的印结，目前虽提出不少模但尚来定论．我们可以认为，从前面ｉ层产靠近Ｐ层的价带和ｎ层的导带，这样ｉ层的型，能带倾斜愈大，就是电场强度愈大，也对光生电生的电子输运到ｎ层，遇到Ｐ层的高势垒后，可—ｉ：流的增加愈有利．所以目前围绕非晶硅电池材能会通过隧道效应与后面的ａＳＧｅＨｉ层输运到界面的空穴复合，成隧道电流构成回路．形料基础的研究课题是如何提高ｉ载流子迁移层率寿命积以及提高Ｐ层和ｎ层掺杂效率．（Ｍ相当于１０Ａ１ｍＷ／ｍ强照射下的转换０ｃ）光效率，换效率是通过测量电池的电流、转电压特性确定的．如图４ｂ所示，图中选出最大功（）从ａＳｉ：ＨＩ￥１：ｌＧｅＨｌ－再者由于有两层电池是串接的，故整个电池的表征电池性能，要是测量电池在ＡＭ１开路电压将会增大．主．５率点。
一Ｖ，并同时测量光照强度Ｐ，则Ｉ转换效率表示为＂一匿Ⅲ‘一—（ＦＦ），ｏｉＶ．ｏ—，只ｐｉ（）２是短路电流密室，充因子．由：１ｍＡ，７是开路电压，ＦＦ是填一一１ｍＡ，Ｖ５一Ｏ６Ｖ；．８一０８Ｖ，从（）可算出电池的转．４２式换效率一１．，充因子ＦＦ—Ｏ７．０２填．１ｚ叠晨电油从图２可以看出，非晶硅对较高能量的短波长的光具有较高的吸收系数，但对长披长的光吸收系数很低，光穿过ｉ对光电流没有贡层献．为了把这部分的光能转换成电流，就要求对长波长的光具有强吸收特性的窄带隙材料做成电池的ｉ层．如图２所示，其中非晶锗硅ａＳＧｅＨ或多晶铜铟硒ＣＩＳ材料对长波－ｉ：ｕｎｅ。
卜ＧａＳ—ＨＰＯ—ｔ．．．长区域的光均具有较强的吸收系数．将这类材：。
料和ａＳ：制成ｐｎｉ叠层电池，即前面—ｉＨｉｐｎ的ｐｎ电池的ｉ是ａＳ：层，后面的ｐｎｉ层—ｉＨｉ电池的ｉ是ａＳＧｅＨ层，如图５所示．光层—ｉ：ＣｕｎＳ２ｌｅ／／／／／／，，／／／／／Ｇ从ａｓ：电池射人，波长的光被ａＳ：吸—ｉＨ短－ｉＨ收，而长波长的光透过中间ｎ界面后被以ａｐ一￥ＧｅＨ为ｉ层的电池所吸收．这样就扩大了ｉ：吸收光的范围，高了电池的转换效率．提由于电ｃ吣躅，（）两端叠层电池；（）四端叠层电淹ａｂ（ｏ为高分子牯音剂）Ｐ叠层电池的另一种结构为四端叠层电池，流的连续性即前面电池产生的光电流应等于这种电池是以ａＳ：作前面电池，用多晶－ｉＨ后面电池产生的光电流，又因大部分的光被前ＣｌＳｔ（ｕｎｃｐ型）膜和ＣＳｎ型）ＺＳ薄膜薄ｄ（或ｎ面电池所吸收，后面电池要产生相等的光电流作后面电池，如图５ｂ（）所示．电池的电极是用就需要加厚后面电池的ｉ厚度，故一般前面透明导电层ＺＯ，前后两个电池间用透明层ｎ１卷勰８维普资讯 有机高分子材料牿接，但两个电池的极性是相们组装成单人非蕞硅太阳能电趟车，充电３小．３反的，剁引出四个端点．据最新报道，种分这时可行驶２ｋ．还有一些大的非晶硅太阳能０ｉｎ●＇池转换效率已达到１．弼．５６。
３非晶硅集成电池．。
电站是将这种集成电池经过串井连接，不用蓄电池，可直接将直流转换成芟流；就经过开压后非晶硅ｐｎ层可在连续反应系统ｌ一次制ｉ中成大面积电池（２１０×４ｃ２．这样大的单块０ｍ）电池面积过大，当电流游经上电极时，故由于透明导电膜有一１Ｏ口方块电阻，／０将产生较大的压降．外，了适应各种场合的应用，电池另为对的电压要求不同．所以，在实际盅用中是将大面积电池根据需耍分割成若干个小的电池加以电池的输出电压）集成电池电流取决于其中电．积的电池，电池分割的数目愈多，输出的电＊小剐毋集瘸出凰虎｝结掏流最小的一个电池的电流．很显然，对同一面可与犬电网并网烘电．、压也愈高，相应的电流将变小．在设计时根据各部分的接触电阻值，可优选一个最佳切割尺三、非晶硅电池发展现状和前景１８年９月在美国召开的国际第二十属９８寸，文不作详细讨论．本太阳能电池可供各种场台下应用，如作为光伏专家会议及１８年２月在澳大利亚召开９９计算器、手表、电动玩具、庭院灯以及电讯中继的国际第四屡光伏科学及工程会议的资料表站等的电源．日本三洋公司将菲晶硅电池做在明，过这十多年的努力，论在电池的转换效经不玻璃瓦上，在屋顶，装可提供家庭用龟．最近他表率和电池面积上都取得很大的进展．表２列出２电池面积￣８０ｍ的数据－０￣公司名称ＡＲＣ０（国）美ＡＲＣＯ（国）美富士（本）日ＥＣＤ（国）美Ｃｈｏｎｉ美国）ｒａ－（（Ｖ）２４２．３５４．４８１６．８２９３．（ｍＡ，ｍｃ）２２．１２５．４Ｉ１．６１．Ｓ９５Ｉ１．５＿ＦＦ０６．８０５．９Ｂ０，７．７０６７．３０６．｝转换效率（）％７ａ．９Ｉ．６３．５ｉ．６．２功率（）ｗ，．６７，８．３．０Ｉ２ｌ１．７６面朝（ｍｃ）４９７０●，●，? 蚰Ｄ０４１１０’２５８９娄型单结ｓｉＣＩ￣【８ｔ．单结ａＳ－ｉ叠层单结ｓ】ｍ０ａ（目）姜２５８０４．５８．８１０９９单结电池面积小的数据ＥｃＤ：国）羹富七（日本）１６．４１７．８１ ? ０９Ｂ０．５０７ ?００７ ? ”、１，０５０： ?｝１。