太阳能电池材料电子教案(非晶硅太阳电池的制备)
太阳能电池材料电子教案(提高非晶硅太阳电池稳定性的研究)
Ⅲ、讲授新课：78分钟
6.2.2提高非晶硅太阳电池稳定性的研究
一、S-W效应
㈠、定义
非晶硅基合金的光暗电导率随光照时间加长而减小，经170摄氏度-200摄氏度，退火2小时，又可恢复原状，称为S-W效应。
㈡、实质：光致亚稳效应
㈢、五种微观模型
1、Si-Si弱键模型
亚稳缺陷→光生载流子→直接无辐射复合→复合能
授课日期
授课节次
授课班级
教学目的
1、掌握什么是S-W效应及实ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ；了解关于a-Si:H中光致亚稳变化的几种模型。
2、知道提高电池稳定效率应该从那两个方向着手
3、知道消除S-W效应的入手点及普遍采用的成熟技术
4、掌握叠层电池结构的优点与缺点及至今提高非晶硅太阳电池稳定效率的成熟技术
教学重点
1、S-W效应及实质
㈠、改进i层材料
方法：H2稀释反应气体法
㈡、采用叠层电池结构
1、问题
叠层→多个子电池→多个p-i界面→多个p-i异质界面
1多层不匹配障碍→电子输出↓
2每层i都可能引入C杂质→光致亚稳缺陷↑
2、处理方法
H+处理法（可使）：①底电池透光率↑
②串联电阻↓
Ⅳ、归纳总结：2分钟
1、S-W效应的定义和实质
2、提高非晶硅太阳电池稳定效率的着手点（2点）
2、至今提高非晶硅太阳电池稳定效率的成熟技术
3、叠层电池结构的优与缺
教学难点
1、S-W效应及实质
2、至今提高非晶硅太阳电池稳定效率的成熟技术
教学准备
教材教案
教学方法
探究式教学法、分析法
教
学
过
程
Ⅰ、课堂组织：2分钟
《非晶矽太阳能电池》课件
结论和总结
通过本次课件的学习，我们了解到非晶矽太阳能电池具有广泛的应用领域， 具备高效稳定的转换效率，它们将引领未来的可再生能源发展。
参考文献
• John W. Crystal, "Solar Power", 2019. • Lisa C. Johnson, "Advancements in Amorphous Silicon Solar
《非晶矽太阳能电池》 PPT课件
非晶矽太阳能电池在各个领域得到广泛应用。本次课件将介绍其原理、制造 工艺、性能分析、发展前景以及结论和总结。
应用领域
户外照明
非晶矽太阳能电池可用于路灯、太阳能草坪灯等户 外照明产品，以实现绿色能源供电。
建筑集成
在建筑物的玻璃幕墙或屋顶上安装非晶矽太阳能电 池板，可实现建筑一体化设计，发挥太阳能发电效 益。
对太阳能电池组件进行严格的质量检测，确 保产品符合标准。
性能分析
指标 转换效率 光电转换率
稳定性
性能
非晶矽太阳能电池的平均转换效率可达15%。
该类型电池对光线的吸收能力较强，实现高效的光 电转换。
太阳能电池可在多种环境中具备稳定性，适用于各 种气候条件下的能源转换。
发展前景
随着对可再生能源需求的不断增长，非晶矽太阳能电池将在未来得到更广泛 的应用，成为清洁能源的重要组成部分。
充电设备
它们也可用于移动设备的充电器，如太阳能手机充 电板，方便随时随地充电。
远程通信
非晶矽太阳能电池可用于远程地区的通信设备，提 供可靠的电源供应。
原理介绍
结构组成
非晶矽太阳能电池由n型硅、p型硅 和非晶绝缘材料构成，形成PN结构 以转换太阳能为电能。
电力产生
非晶硅薄膜太阳能电池概要课件
定义与特性
定义
非晶硅薄膜太阳能电池是一种利 用非晶硅材料制成的太阳能电池 。
特性
具有轻便、柔韧、可折叠等优点 ，同时制造成本较低，适合大规 模生产。
工作原理
01பைடு நூலகம்
02
03
光吸收
非晶硅薄膜能够吸收太阳 光并将其转换为电能。
电极
通过电极将产生的电流导 出，实现电能的有效利用 。
染料敏化太阳能电池
非晶硅薄膜太阳能电池与染料敏化太 阳能电池相比，具有更高的光电转换 效率和更长的使用寿命，但制造成本 较高。
03
非晶硅薄膜太阳能 电池的制造工艺
硅烷气体选择
硅烷气体是制造非晶硅薄膜太阳能电池的关键原料之一，其纯度对电池的性能和稳 定性有着至关重要的影响。
选择高纯度的硅烷气体可以减少杂质和缺陷，提高非晶硅薄膜的质量和光电性能。
非晶硅薄膜太阳能电 池概要课件
目录
CONTENTS
• 非晶硅薄膜太阳能电池简介 • 非晶硅薄膜太阳能电池的优势与
局限 • 非晶硅薄膜太阳能电池的制造工
艺 • 非晶硅薄膜太阳能电池的应用与
前景
目录
CONTENTS
• 非晶硅薄膜太阳能电池的挑战与 解决方案
• 非晶硅薄膜太阳能电池的实际案 例分析
01
反应温度与压强控制
制造非晶硅薄膜太阳能电池需要在一定 的温度和压强条件下进行。
温度和压强对非晶硅薄膜的结构、性能 和光电性能有着直接的影响。通过精确 控制温度和压强，可以优化非晶硅薄膜 的结构，提高其光电转换效率和稳定性
。
通常需要在较低的温度和压强条件下进 行非晶硅薄膜的合成，以减少缺陷和杂
质，提高其质量。
非晶硅太阳能电池制备流程
非晶硅太阳能电池制备流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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太阳能电池材料电子教案(带硅材料的制备)
线牵引带硅生长技术
枝网带硅生长技术
（实验阶段）衬底上的带硅生长技术
水平横向：（实验阶段）工艺粉末带硅生长技术
二、具体生长方法
（一）边缘限制带硅生长工艺
1、工艺
原材料----坩埚----加热----熔硅----石墨模具----引出带硅----依靠熔体毛细管效应----输送熔硅到固液界面
教学难点
了解边缘限制薄膜带硅生长技术并掌握其相关内容
了解线牵引带硅生长技术并掌握相关内容
区分边缘限制薄膜带硅生长技术和线牵引带硅生长技术
教学准备
教案、教材
教学方法
比较法、探究式教学法
教
学
过
程
Ⅰ、课堂组织：2分钟
组织课堂纪律、点名
Ⅱ、复习旧课，导入新课：5分钟
问题：
1、什么是浇铸法、直熔法及二者的本质区别？
授课日期
授课节次
授课班级
概述
9.1带硅材料的制备
9.1.1边缘限制薄膜带硅生长技术
9.1.2线牵引带硅生长技术
教学目的
1、了解什么是带硅材料及优缺点
2、掌握带硅材料的分类
3、了解边缘限制薄膜带硅生长技术并掌握其相关内容
4、了解线牵引带硅生长技术并掌握相关内容
教学重点
了解什么是带硅材料及优缺点
掌握带硅材料的分类
2、浇铸法的优点和不足？
3、直理及优缺点？
5、铸造多晶硅晶锭的质量标准？
6、铸造多晶硅的原料、坩埚？
7、晶体生长的影响因素及解决办法？
8、晶体掺杂的原料、原理？
9、多晶硅和单晶硅的区别？
Ⅲ、讲授新课：70分钟
第九章带硅材料
概述
非晶硅薄膜太阳电池制备工艺
电池的光电转换效率计算
补充
测试环境
标准条件（STC） • 光强：光功率密度为1000W/m2 • 光谱特征：AM1.5 • 环境温度：25℃
组件效率Eff 计算
Eff =Pm/（1000W/m2×组件面积) 例如公司电池片输出功率为480W，面积为5.7m2 ， 则效率η=480/(1000*5.7)=8.42% Stable Eff & Initial Eff Initial Eff 初始最大输出功率 稳定最大输出功率 Stable Eff LID (初始功率-稳定功率)/初始功率
掩膜镀铝
a-Si切割
总结
2、光致衰退的概念？
非晶硅电池在强光下照射数小时，电性能下降并逐渐趋于稳定； 若样品在160℃下退火，电学性能可恢复原值(S-W效应)V测试：
通过上述各道工序，非晶硅电池芯板已形成，需进行IV测试， 以获得电池板的各个性能参数，通过对各参数的分析，来判断莫 道工序是否出现问题，便于提高电池的质量。
⑿ 热老化：
将经IV测试合格的电池芯板置于热老化炉内，进行110℃/12h
热老化，热老化的目的是使铝膜与非晶硅层结合得更加紧密，减小
电池内部串联而成。 激光刻划时a-Si膜朝下
刻划要求： 线宽（光斑直经）＜100um 与SnO2刻划线的线距＜100um 直线度 线速＞500mm/S
⑼ 镀铝
镀铝的目的是形成电池的背电极，它既是各单体电池的负极，又是 各子电池串联的导电通道，它还能反射透过a-Si膜层的部分光线，以增 加太阳能电池对光的吸收。 • 镀铝有2种方法： 一是蒸发镀铝：工艺简单，设备投入小，运行成本低，但膜层均匀性 差，牢固度不好，掩膜效果难保证，操作多耗人工，仅适用小面积镀铝。 二是磁控溅射镀铝：膜层均匀性好，牢固，质量保证，适应小面积镀 铝，更适应大面积镀铝，但设备投资大，运行成本稍高。 • 每节电池铝膜分隔有2种方法： 一是掩膜法：仅适用于小面积蒸发镀铝 二是绿激光刻划法：既适用于磁控溅射镀铝，也适用于蒸发镀铝。
太阳能电池材料电子教案(非晶硅半导体材料)
授课节次
授课班级
教学目的
1、了解五种常见的掺杂非晶硅
2、知道什么是非晶硅基合金
教学重点
非晶硅的两个基本性质及五种常见掺杂非晶硅
教学难点
1、理解什么是“短程有序，长程无序”
2、理解什么是连续的物性控制
教学准备
教材教案教参
教学方法
探究式教学法
教
学
过
程
Ⅰ、课堂组织：5分钟
组织课堂纪律点名
Ⅱ、复习旧课，导入新课：40分钟
6.1概述
6.1.1非晶硅半导体材料
一、非晶硅
（一）基本特征
1、短程有序，长程无序
2、可实现连续的物性控制
（1）几种掺杂非晶硅
1p-a-Si：掺硼
2n-a-Si:掺磷
3a-Sic :掺碳4a-Sie:掺锗5a-Si-H:掺氢
（二）非晶硅基合金：不同带隙的掺杂非晶硅材料
1连续无规网络模型→键的无规则排列
2微晶模型→晶粒取向的散乱无规则
Ⅳ、归纳总结：2分钟
1、非晶硅的基本特征，分别怎么理解？
2、几种掺杂非晶硅按作用怎么分？
Ⅴ、布置作业：1分钟
1、课后习题1
2、补充：如何理解非晶硅半导体连续的物性控制？
几种掺杂非晶硅对提高非晶硅材料的性能有何作用？
教学反思
教研组长签名教务科长签名
年月日
问题：1、晶体硅太阳电池的基本工艺？绒面结构及化学腐蚀相关内容？
2、晶体硅太阳电池个工艺阶段的作用？及相关内容
3、非晶硅薄膜太阳电池的优与缺及基本结构？
4、硅的分类及高纯多晶硅的制备方法？
5、什么是太阳能级多晶硅？
6、直拉单晶硅的制备工艺及机械加工工艺？
非晶微晶硅薄膜太阳能电池的生产流程
非晶微晶硅薄膜太阳能电池的生产流程非晶硅(a-Si)太阳电池是在玻璃(glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO)，然后依次用等离子体反应沉积p型、i型、n型三层a-Si，接着再蒸镀金属电极铝(Al).光从玻璃面入射，电池电流从透明导电膜和铝引出，其结构可表示为glass/TCO/pin/Al，还可以用不锈钢片、塑料等作衬底。
硅材料是目前太阳电池的主导材料，在成品太阳电池成本份额中，硅材料占了将近40%，而非晶硅太阳电池的厚度不到1μm，不足晶体硅太阳电池厚度的1/100，这就大大降低了制造成本，又由于非晶硅太阳电池的制造温度很低(～200℃)、易于实现大面积等优点，使其在薄膜太阳电池中占据首要地位，在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。
特别是射频辉光放电法由于其低温过程(～200℃)，易于实现大面积和大批量连续生产，现成为国际公认的成熟技术。
在材料研究方面，先后研究了a-SiC窗口层、梯度界面层、μC-SiC p层等，明显改善了电池的短波光谱响应.这是由于a-Si太阳电池光生载流子的生成主要在i层，入射光到达i层之前部分被p层吸收，对发电是无效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更宽的光学带隙，因此减少了对光的吸收，使到达i层的光增加；加之梯度界面层的采用，改善了a-SiC/a-Si异质结界面光电子的输运特性.在增加长波响应方面，采用了绒面TCO膜、绒面多层背反射电极(ZnO/Ag/Al)和多带隙叠层结构，即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al结构.绒面TCO膜和多层背反射电极减少了光的反射和透射损失，并增加了光在i层的传播路程，从而增加了光在i层的吸收.多带隙结构中，i层的带隙宽度从光入射方向开始依次减小，以便分段吸收太阳光，达到拓宽光谱响应、提高转换效率之目的。
在提高叠层电池效率方面还采用了渐变带隙设计、隧道结中的微晶化掺杂层等，以改善载流子收集。
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教学准备
教材教案教参
教学方法
探究式教学法
教
学
过
程
Ⅰ、课堂组织：2分钟
组织课堂纪律点名
Ⅱ、复习旧课，导入新课：4分钟
问题：1、以玻璃为衬底的非晶硅太阳电池的结构？吸光层？受光层？电极？
2、以不锈钢为衬底的非晶硅太阳电池的结构？吸光层？受光面？电极？
3、叠层电池各子电池的i层材料选择要求？
Ⅲ、讲授新课：80分钟
第六章非晶硅太阳电池材料
6.1.3非晶硅太阳电池的制备
一、pin集成型a-Si太阳电池
（一）制造工艺
清洗烘干玻璃衬底→生长Tco膜→激光切割Tco膜→依次生长pin非晶硅膜
→激光切割a-Si膜→Al电极→激光切割电极
1、Tco膜
（1）种类：ITO、SnO2、ZnO
6.2.1提高非晶硅太阳电池转换效率的技术措施
教学目的
1、掌握pin集成型太阳电池的制造工序
2、掌握PECVD法制非晶硅基薄膜材料的原理，了解其两种沉积方法
3、了解p型窗口材料及其前后界面特性的改进过程
教学重点
掌握pin集成型太阳电池的制造工序及进行切割的原因
教学难点
1、PECVD法制非晶硅薄膜材料的原理
（2）选择：玻璃衬底上电极用的是SnO2或SnO2/ZnO复合膜
不锈钢衬底上电极用的是ITO
(3)生长方法：ITO、ZnO—磁控测设法
SnO2—化学气相沉积法
2、a-Si基膜
（1）制法：PECVD法
（2）过程：SiH4等原料气→真空反应室→放电分解→在Tco膜玻璃衬底上沉积
（3）沉积系统：①单室②分室连续
（4）PECVD法优点：可以通过在SiH4中混入含不同杂质得到不同的基薄膜
6.2非晶硅太阳电池的发展过程
6.2.1提高非晶硅太阳电池转换效率的技术措施
一改进p型窗口材料及其前后界面特性
（一）p型窗口材料
p-a-Si:H→(SiH4:CH4:B2H6=1:1:0.01)p-a-SiC:H→B(CH3)3制得的p-a-Si:H→(uc-Si:H)→(uc-SiC:H)
4、提高非晶硅太阳电池转换效率的技术之一？
Ⅴ、布置作业：1分钟
1、Pin集成型a-Si太阳电池制造工艺？
2、常用Tco膜种类及生长方法？
3、PECVD法生长a-Si基膜的优点？
教学反思
教研组长签名教务科长签名
年月日
（二）界面特性
1、遂穿效应
改进：（1）材料：将p-uc-Sic:H改成复合材料
（2）保证Tco的表面清洁度
（3）减小生长p层时对Tco表面的轰击损伤
Ⅳ、归纳总结：3分钟
1、Pin集成型a-Si太阳电池制造工艺？3次切割的原因？
2、Tco膜常用的有哪些？
3、PECVD法生长a-Si基膜的过程、沉积系统、优点？