晶体硅的太阳能电池设计毕业设计论文

毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于晶体硅的太阳能电池设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

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本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：（签名）单位：（盖章）

年月日

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：（签名）单位：（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：□优□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：（签名）

年月日

基于晶体硅的太阳能电池设计

摘要：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；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。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，不论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，硅是最理想的材料，也是硅材料为主的主要原因。本文简要地综述了太阳能电池的种类及其研究现状，介绍了目前产业化生产过程中各工序的技术现状、出现的新工艺、新技术及配套的新装备与新材料，讨论了太阳能电池的发展及趋势，并对今后的发展做了简单的评价与展望。

关键词:太阳能电池晶体硅

Based on crystalline silicon solar cell design

Abstract：The solar energy is inexhaustible human inexhaustible renewable energy. Is also clean energy, not generate any environmental pollution. In which the effective use of solar energy; solar PV use in recent years are the fastest growing, most dynamic areas of research, is one of the most watched items. For this reason, people development and has developed a solar cell. The production of solar cells based on semiconductor materials for the foundation, and its working principle is the use of photovoltaic materials absorb light energy in the photoelectric conversion happened after the reaction, regardless of what materials to make batteries, solar cell materials to the general requirements are: 1. Semiconductors Materials should not the band gap is too wide; 2. have a higher photoelectric conversion efficiency: 3. material itself does not cause pollution to the environment; 4. Materials Materials to facilitate industrial production and stable performance. Based on the above considerations, silicon is the ideal material, but also the main reason for Silicon-based Materials. This article briefly summarizes the types of solar cells and their research and discussed the development of solar cells and trends. This article describes the current industrialization of the production process of the technical status of the various processes, the emergence of new technology, new technologies and supporting new equipment and new materials, and the future development of easy to do the evaluation and prospects.

Key words: crystalline;silicon;solar cells

目录

基于晶体硅的太阳能电池设计 (1)

目录 ................................................................................................................................................ I V 1.硅类太阳能电池结构与工作原理及制作过程 (1)

1.1太阳能电池的结构 (1)

1.2太阳能电池的工作原理 (3)

1.3 硅太阳能电池的制作过程 (3)

2．太阳能发电方式 (4)

2.1光—热—电转换 (4)

2.2 光—电直接转换方式 (4)

3.太阳能电池的种类及特色 (5)

3.1单晶硅太阳能电池 (5)

3.2.多晶硅薄膜太阳能电池 (6)

3.3.非晶硅薄膜太阳能电池 (7)

4.晶体硅和多晶硅的优缺点 (7)

4.1非晶硅太阳能电池及其产品的优缺点 (8)

4.2单晶硅太阳能电池及其产品的优缺点 (8)

4.3多晶硅太阳能电池及其产品的优缺点 (8)

5.晶体硅太阳能电池产业化技术发展 (8)

6.结论 (11)

致谢 (12)

参考文献 (13)

引言

传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应.这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。太阳表面温度高达6000℃，内部不断地进行核聚变反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。太阳能发电就是把太阳照射的光能量转化为电能的方法。直接将太阳能变成电能的半导体器件称作太阳能电池。太阳能以其独有的优势而为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。据估算，地球上每年接收的太阳能，相当于地球上每年燃烧其它燃料所获能量的3 000倍，每秒钟到达地面的能量高达80万KW。假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转换效率仅5%，相当于每年可增发电量达5667 KW·h，也即目前全球能耗的40倍。当然，要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电转换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电。硅太阳能电池本质上是一种半导体PN结器件，而器件的核心部分——硅片的参数在某个时期某种特定的技术条件下是固定的，所以在电池加工生产的后续环节中，为提高电池的转换效率，对电极浆料的适度改性是改进电池性能的有效方法。提高p+区域杂质浓度，改善玻璃料烧结状态等作用，这些都在一定程度上提高了硅太阳能电池的转换效率。

1.硅类太阳能电池结构与工作原理及制作过程

1.1太阳能电池的结构

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。

1.2太阳能电池的工作原理

由于太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

1.3 硅太阳能电池的制作过程

“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。

2．太阳能发电方式

2.1光—热—电转换

光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1KW的投资为2000～2500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。

2.2 光—电直接转换方式

光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的太阳能发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式，它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。从上世纪70年代中期开始太阳能电池商品化以来，晶体硅作为基本的电池材料占据着统治地位。以晶体硅材料制备的太阳能电池,从工艺技术方法又可分为：单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，非晶体硅太阳能电池和薄膜晶体硅太阳能电池。单晶硅电池具有电池转换效率高，稳定性好，但是成本较高；非晶硅太阳电池则具有生产效率高，成本低廉，但是转换效率较低，而且效率衰减得比较快；多晶硅太

阳能电池则具有稳定的转换的效率，而且性能价格比最高；薄膜晶体硅太阳能现在还只能处在研发阶段。硅系太阳能电池目前单晶硅和多晶硅电池继续占据光伏市场的导地位，其中单晶硅和多晶硅的比例已超过80%以当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高平的核研究机构也开始转向可再生能源。截至2年底，太阳能光伏发电制造能力已达56万KW际装机容量近400万KW，太阳能电池组件成本下降到3.5美元/WP,2020年光伏组件的价将下降到1美元/WP以下。

3.太阳能电池的种类及特色

3.1单晶硅太阳能电池

硅系太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。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靠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：通过以上得的电池转化效率超过23%，是大值可达23．3％。GROCERY 公司制备的大面积（225cm2）单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。

3.2.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）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。此外，液相外延法（LPPE）和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。

化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉淀一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节，目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。德国费莱堡太阳能研究所采用区馆再结晶技术在FZ Si衬底上制得的多晶硅电池转换效率为19％，日本三菱公司用该法制备电池，效率达16.42%。

液相外延（LPE）法的原理是通过将硅熔融在母体里，降低温度析出硅膜。美国ASTRONOMER公司采用LPE制备的电池效率达12．2％。中国光电发展技术中心的陈哲良采用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒，并设计了一种类似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池，称之为“硅粒”太阳能电池，但有关性能方面的报道还未见到。

多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。

3.3.非晶硅薄膜太阳能电池

开发太阳能电池的两个关键问题就是：提高转换效率和降低成本。由于非晶硅薄膜太阳能电池的成本低，便于大规模生产，普遍受到人们的重视并得到迅速发展，其实早在70年代初，CARLSON等就已经开始了对非晶硅电池的研制工作,近几年它的研制工作得到了迅速发展,目前世界上已有许多家公司在生产该种电池产品。

非晶硅作为太阳能材料尽管是一种很好的电池材料，但由于其光学带隙为1.7EV, 使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，这样一来就限制了非晶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一W效应，使得电池性能不稳定。解决这些问题的这就是制备叠层太阳能电池，叠层太阳能电池是由在制备的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。叠层太阳能电池提高转换效率、解决单结电池不稳定性的关键问题在于：1.它把不同禁带宽度的材科组台在一起，提高了光谱的响应范围；2.顶电池的i层较薄，光照产生的电场强度变化不大，保证i 层中的光生载流子抽出；3.底电池产生的载流子约为单电池的一半，光致衰退效应减小；4.叠层太阳能电池各子电池是串联在一起的。

非晶硅薄膜太阳能电池的制备方法有很多，其中包括反应溅射法、PECVD法、LPCVD法等，反应原料气体为H2稀释的SiH4，衬底主要为玻璃及不锈钢片，制成的非晶硅薄膜经过不同的电池工艺过程可分别制得单结电池和叠层太阳能电池。目前非晶硅太阳能电池的研究取得两大进展：第一、三叠层结构非晶硅太阳能电池转换效率达到13％，创下新的记录；第二.三叠层太阳能电池年生产能力达5MW。美国联合太阳能公司（VSSC）制得的单结太阳能电池最高转换效率为9．3%，三带隙三叠层电池最高转换效率为13％。

4.晶体硅和多晶硅的优缺点

目前，太阳能电池基本上以高纯度硅料作为主要原材料，简称硅基太阳能电池。硅基太阳能电池又分为晶体硅太阳能电池与非晶硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池一直是主流产品，其中多晶硅太阳能电池自1998年开始成为世界光伏市场的主角。但是由于晶体硅太阳能电池所需的原材料高纯多晶硅价格飙升，制造晶体硅类太阳能电池能耗大，要大幅度地降低太阳电池的制造成本。

4.1非晶硅太阳能电池及其产品的优缺点

非晶硅太阳能电池虽然在转换效率方面略逊于晶体硅太阳能电池，但制造成本低廉、能耗小是晶体硅太阳能电池不能比的。

非晶硅太阳能电池特点是节省硅材料，厚约1μm的非晶硅薄膜，可吸收阳光中的大部分可见光，对可见光灵敏。制造玻璃硅的能耗小，设备比较简单。容易制成联式复合结薄膜太阳能电池，以提高效率。易于形成连续的大规模生产线。非晶硅太阳能电池效率已达14.6%。目前面积大于1平方米，光电转换接近9%的大型非晶硅太阳能组件已研制出来。非晶硅太阳能电池的自然衰降率与电池的材料、工艺和结构有关，呈现指数型衰降，第一年效率约衰降10%-20%不等，以后逐年减少。克服或者减少非晶硅太阳能电池的自然衰降，是世界光伏器件领域一个亟待解决的难题。

4.2单晶硅太阳能电池及其产品的优缺点

单晶硅太阳能电池是目前最成熟、最稳定、最可靠、应用最广的太阳能电池。从冶金硅制备到多晶硅，用直拉法和区熔法都可以得到纯度较高的单晶硅锭。单晶硅太阳能电池的理论效率高于25%。

4.3多晶硅太阳能电池及其产品的优缺点

多晶硅太阳能电池的大量采用是因为拉制单晶硅需要消耗大量能源以及昂贵的高纯石英坩锅。薄膜多晶硅太阳能电池效率已大于10%。铸锭多晶硅太阳能电池用石墨坩锅把熔融硅定向冷却获得多晶硅锭，铸锭多晶硅太阳能电池效率已达17-18%。与拉制单晶硅相比，铸锭多晶硅生产周期短、产量大、价格低。片状多晶硅太阳能电池是用滴转法制成的，效率已突破10%。带状多晶硅太阳能电池是直接从硅液中拉出多晶带作为电池的基体材料，然后用激光切割成方形太阳能电池基片。带状多晶硅常称为半晶硅，平均效率已突破10%，采用硅筒法带状多晶硅太阳能电池效率已达到12-15%，具备产业化条件。

5.晶体硅太阳能电池产业化技术发展

晶体硅太阳能电池的发展可划分为三个阶段，每一阶段效率的提升都是因为新技术的引入。

1954年贝尔实验室CHAPIN等人开发出效率为6%的单晶硅太阳能电池到1960年为第一发展阶段，导致效率提升的主要技术是硅材料的制备工艺日趋完善、硅材料的质量不断提高使得电池效率稳步上升，这一期间电池效率在15%。1972年到1985年是第二个发展阶段，背电场电池（BSF）[1]技术、“浅结”结构[2]、绒面技术、密栅金属化是这一阶段的代表技术，电池效率提高到17%，电池成本大幅度下降。1985年后是电池发展的第三阶段，光伏科学家探索了各种各样的电池新技术、金属化材料和结构来改进电池性能提高其光电转换效率：表面与体钝化技术、AL/P吸杂技术、选择性发射区技术、双层减反射膜技术等。许多新结构新技术的电池在此阶段相继出现，如效率达24.4%钝化发射极和背面点接触（PERL）电池。目前相当多的技术、材料和设备正在逐渐突破实验室的限制而应用到产业化生产当中来。目前已经有多家国内外公司对外宣称到2008年底其大规模产业化生产转换效率单晶将达到18%，多晶将超过17%。

以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限效率为29％。近年来由于一系列新技术的突破，硅太阳能电池转换效率产业化水平单晶16%～18％、多晶15%～17％，按目前的晶体硅电池效率路线图与电池技术，提升效率的难度已经非常大。因此有人预言硅电池的市场生命周期，但产品市场生命力的决定因素是其性价比，就如半导体集成电路一样近一个世纪了仍然离不开硅基，晶体硅太阳能电池作为光伏发电主要材料的现状不会改变，市场主导地位将继续延续！其特征将会是向着高效率、大尺寸、超薄化、长寿命方向发展。随着我们对半导体材料与光伏技术研究的不断深入，必将会不断诞生一些突破性的技术来巅覆传统、提升太阳能电池的效率、降低系统发电成本，实现光伏发电从补充能源向主流能源的跃进！只是以前这些技术都由国外企业与机构产生。可以预见通过中国广大“光伏人”的努力，今后这些革命性的技术突破将会在我们中国本土企业与科研机构中产生！

目前在工业上，硅的成本大约占硅太阳能电池生产成本的一半。为减少硅的消耗量，光伏（PV）产业正期待着一些处于研究开发中的选择方案。其中最显然的一种就是转向更薄的硅衬底。现在，用于太阳能电池生产的硅衬底厚度略大于

200mm，而衬底厚度略小于100mm的技术正在开发中。为使硅有源层薄至5-20 mm，可以在成本较低的硅衬底上淀积硅有源层，这样制得的电池被称为薄膜晶体硅太阳能电池。为使其具有工业可行性，主要的挑战是在适于大规模生产的工艺中，怎样找到提高效率和降低成本之间的理想平衡。