晶硅太阳电池的研究现状与发展前景
高效晶体硅电池技术综述
高效晶体硅电池技术综述以及商业化现状摘要：太阳能、风能、水能等清洁能源随着能源危机的初现端倪已经越来越为人们所重视和提倡，能源问题已经成为制约国家经济发展的重要战略问题。
其中太阳能不论从资源的数量、分布的普遍性、技术的成熟度和对环境的影响都体现出巨大的优势。
光伏发电也逐渐从传统发电的补充能源形式过渡到替代能源形式。
这当中发电成本始终是制约推广的首要因素。
寻求新技术、新材料、新工艺，以提高太阳电池转换效率，大幅度降低生产成本是整个光伏行业面临的紧迫课题。
晶体硅电池是目前商业化程度最高，制备技术最成熟的太阳能电池。
以晶体硅技术为基础，着力于降低生产成本，提高发电效率的高效晶体硅电池研发始终是国际光伏领域研究的热点之一。
本文旨在从影响常规晶体硅电池转换效率的几个可能方面出发，简介目前欧美，日本等光伏技术发达国家以及业界几种较为流行的高效晶体硅制备技术及其商业化现状。
关键词：高效、晶硅、太阳能电池、光伏发电前言太阳能光伏发电是太阳能利用的一种重要形式，随着技术不断进步，光伏发电成为最具发展前景的发电技术之一。
光伏发电的基本原理为半导体的光伏效应，即在太阳光照射下产生光电压现象。
20世纪50年代，美国贝尔实验室三位科学家首次研制成功具有实用价值的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳的光能转换为电能的实用光伏发电技术，在太阳电池发展史上起到了里程碑的作用。
太阳能电池主要有两大类，一类是以单晶硅和多晶硅硅片为基础的晶体硅太阳能电池；另一类是非晶硅、铜铟硒和碲化鎘薄膜太阳能电池等。
晶体硅太阳能电池是目前应用技术最成熟、市场占有率最高的太阳能电池，至2009年止超过90%，薄膜太阳电池市场占有率不足10%[1]。
晶体硅太阳能电池在可预见的未来仍将占主导地位。
现行光伏发电技术推广的最大制约因素是发电成本，围绕降低生产成本的目标，以高效电池获取更多的能量来替代低效电池一直是科学研究的热门课题之一。
近年来高效单晶硅太阳能电池研究已取得巨大成就，在欧美，日本等商业化高效电池的转换效率已超过20%。
有机太阳能电池的发展现状与产业前景
有机太阳能电池的发展现状与产业前景近年来，随着人们对清洁能源的需求不断增加，太阳能电池作为一种可再生的能源逐渐成为了人们非常重视的领域之一。
而在太阳能电池领域中，有机太阳能电池因其成本低、柔性高、废弃物处理等优点逐渐成为了行业内发展非常迅速的一类产品，这里介绍一下有机太阳能电池的发展现状及产业前景。
一、有机太阳能电池的发展历程有机太阳能电池起源于20世纪80年代末期，随着有机分子材料化学研究的不断深入，科学家们发现一些有机分子化合物具有嵌入型半导体特性和光电转换特性，随着科研实验的不断深入，有机太阳能电池的概念逐渐形成。
在有机太阳能电池发展的历程中，核心技术一直是材料技术，也是最具有挑战性的问题。
有机太阳能电池材料的研究主要包括光伏材料的分子设计合成、光伏材料的物理化学性质特征表征、杂化有机太阳能电池器件结构设计等等方面。
通过不断地研发，减小有机太阳能电池的缺点，目前有机太阳能电池已经基本具备了商业化应用的先决条件，且具有较大的发展前景和市场潜力。
二、有机太阳能电池的技术特点1、成本低相比与硅太阳能电池、铜铟镓硫化物太阳能电池等成熟技术，有机太阳能电池的材料成本适中，大规模制造的成本优势十分突出；2、柔性好因为有机太阳能电池的制作过程可以采用印刷或涂覆等柔性生产方式，所以有机太阳能电池具有很好的柔性和可塑性，可以向电池组装面板、自组装电池等特定领域留下充分的发展空间；3、厚膜制备有机材料可以自由调控，可以制备出不同厚度的有机太阳能电池，因此有机太阳能电池可以安装在不同形状、不同尺寸的基板上；4、同分子异构性功能化有机分子可以通过同分异构（Stereoisomer）或者不同化学结构的异构来实现不同的功能，因此有机太阳能电池具有较好的功能性。
三、有机太阳能电池的产业现状目前，全球有机太阳能电池市场正在迅猛地发展，预计到2025年市场规模将高达数十亿美元。
在目前的市场中，有机太阳能电池的主要应用领域包括室内光伏、可穿戴设备、电子标签、光伏遮阳窗帘、智能交通等等，但是未来的市场潜力依然很大。
单晶硅太阳能电池生产工艺的研究
单晶硅太阳能电池生产工艺的研究1单晶硅太阳能电池简介单晶硅太阳能电池是利用太阳光能发生光电效应的晶体硅片组成的太阳能电池，它的结构组成简单，具有体积小、重量轻、结构紧凑，被业界认为是最有前景的太阳能电池种类之一，是新型可再生能源的重要来源，具有广泛的应用前景。
2单晶硅太阳能电池的生产工艺由于单晶硅太阳能电池具有良好的转换效率和结构紧凑等优点，因此生产工艺也具有很多特点。
主要由装配、切片、组装、飞碟展开、光动力处理、银浴点焊、钻孔、清洗、检测、涂珐琅等十个主要工艺组成。
首先，装配晶硅片，这需要将晶硅片置于固定支架上，以方式与晶硅片粘附，以保证它们的在后续工艺过程中不受外界内容的影响。
其次，切片是将晶硅片分割为不同的片形，以便便于进行组装。
然后，组装晶片，这些晶片会铆接在半导体基板和铝基板上，形成具有特定尺寸和尺寸的单晶太阳能电池。
接着，是飞碟展开，通过这一工艺，更有效地增提细亏率，使最终产品体积最小，优化最终性能，满足用户需求。
接下来，光动力处理的工艺是提高元件的效率，以及缩小灰耀程度的必要步骤。
利用光动力处理技术可以加快元件的光学特性，提高电输出性能。
然后，进行银浴点焊是将头部连接搭接处衬金属电极，用以提升连接强度并导导。
紧接着，根据接线性能和要求在晶体基板上开孔，以将电流有效地引出来。
接着，清洗工艺，这是为了去除太阳能电池表面的灰尘和污迹，以确保最终产品不会受到影响。
最后，是涂珐琅工艺，主要是为了防止太阳能电池受湿、腐蚀和空气环境的影响。
珐琅屏障可以阻止气体、水分和有害物质的入侵，让太阳能电池的使用寿命变的更长久。
总结以上，单晶硅太阳能电池的生产过程需要经过多个细节工序，每一个细节都关系到最终产品的性能和使用的安全性，因此，生产单晶硅太阳能电池时要认真对待，确保最终的质量，以达到良好的使用效果。
晶体硅太阳能电池结构及原理通用课件
行业政策与市场趋势的挑战与机遇
环保政策
随着全球对环境保护意识的增强，各国政府出台了一 系列的环保政策，对晶体硅太阳能电池的生产和应用 提出了更高的要求，但同时也为环保型、高效能的晶 体硅太阳能电池提供了市场机遇。
市场竞争
晶体硅太阳能电池市场竞争激烈，各国企业都在加大 研发和生产力度，提高产品质量和降低成本，以争取 更大市场份额，企业需要保持技术创新和市场敏锐度， 才能立于不败之地。
分类
太阳能电池主要分为硅基太阳能电池、 薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电 池等几大类，其中晶体硅太阳能电池 是硅基太阳能电池的一种。
晶体硅太阳能电池的应用与优势
应用
晶体硅太阳能电池广泛应用于光伏电站、太阳能热水器、太阳能灯具、太阳能 船、太阳能车等方面。
优势
晶体硅太阳能电池具有稳定性好、寿命长、转换效率高等优点，同时，由于其 在制造过程中技术成熟、成本逐渐降低，因此大规模应用较为广泛。
太阳能光伏电站案例分析
光伏电站类型
根据电站规模和应用场景，太阳能光伏电站可分为集中式光伏电站和分布式光伏电站。集中式光伏电 站通常建设在荒漠、戈壁等土地资源丰富地区，而分布式光伏电站则主要建设在建筑屋顶、墙面等闲 置空间。
案例分析
以某大型集中式光伏电站为例，介绍晶体硅太阳能电池在其中的应用，包括电池组件选型、电站布局 设计、发电效率分析等方面。
太阳能交通工具概述
简要介绍太阳能汽车、太阳能船舶、太阳能 飞机等太阳能交通工具的发展现状及趋势。
晶体硅太阳能电池在太阳 能交通工具中的应用
阐述晶体硅太阳能电池在太阳能交通工具中 的关键技术，如高效能量存储系统、轻量化 设计等，并分析其在提高交通工具续航里程、 降低能耗等方面的作用。同时，探讨晶体硅 太阳能电池在未来太阳能交通工具领域的潜
太阳能电池技术的研究现状和未来
太阳能电池技术的研究现状和未来太阳能电池作为一种清洁、环保、可再生的能源源，近年来引发了广泛的关注和研究。
随着科技的发展和应用逐渐成熟，太阳能电池的性能和效率也在不断提升。
本文将从太阳能电池的基本原理出发，述说太阳能电池技术的研究现状、未来发展和应用前景。
太阳能电池的基本原理太阳能电池也叫光电池，是将太阳能转化为电能的一种设备。
太阳能电池的基本结构由P型半导体、N型半导体和界面组成。
当太阳光线照射到P型半导体和N型半导体交界处时，会产生一定的电场，使得自由电子从N型半导体向P型半导体移动，从而产生电流。
太阳能电池的电流与电池面积成正比，与太阳辐照度和电池温度之积成正比，与太阳照射面的倾角、方向和阴影的影响成反比。
太阳能电池的研究现状随着太阳能电池技术的不断发展和变革，其效率和运行性能也有了巨大的提升。
目前，太阳能电池主要分为单晶硅、多晶硅、非晶硅、染料敏化晶体管和钙钛矿太阳能电池等多种类型。
其中，钙钛矿太阳能电池是近年来发展的一种新型太阳能电池，在效率和成本等方面均有很大的潜力。
单晶硅太阳能电池是较早的一种太阳能电池，其效率较高，但成本较高。
多晶硅太阳能电池的效率略低于单晶硅太阳能电池，但成本更便宜。
非晶硅太阳能电池是一种薄膜太阳能电池，其成本和制造难度低，但效率较低。
染料敏化太阳能电池是一种新型太阳能电池，其效率和成本均有很大潜力。
钙钛矿太阳能电池是一种效率非常高的太阳能电池，且成本相对较低，具有广阔的应用前景。
太阳能电池的未来发展太阳能电池是一种非常有前途的新能源，其在未来的应用前景也十分广阔。
随着环保意识的逐步提高，太阳能电池的需求量也将逐渐增加。
在未来，太阳能电池的主要发展方向包括以下几个方面：增强效率：太阳能电池的效率是目前研究的热点之一，提高效率可能是太阳能电池未来的主要发展方向。
目前，钙钛矿太阳能电池具有较高的效率，成为了太阳能电池研究的一大热点。
降低成本：太阳能电池虽然具有广泛的应用前景，但其成本较高，制约了其在大规模应用方面的发展。
太阳能电池的研究现状及发展
太阳能电池的研究现状及发展【摘要】近年来随着人们对环境的重视，对新能源的需要变得越来越大，太阳能成为新型能源将被广泛应用。
黄铁矿结构的二硫化铁（FeS2）是一种具有合适的禁带宽度（Eg≈0.95eV）和较高光吸收系数（当λ≤700nm时，α=5×105cm-1）的半导体材料，而且其组成元素在地球上储量丰富、无毒，有很好的环境相容性。
因此，FeS2薄膜在光电子以及太阳能电池材料等方面有潜在的应用前景，受到人们的广泛关注。
本文从不同制备方法所制备出的二硫化铁薄膜的研究结果，来分析二硫化铁薄膜的研究状况。
【关键词】能源;二硫化铁;制备方法;光电性能1.引言太阳能电池自1954年由诺贝尔实验室和RCA公司几位杰出的科学家发明问世以来，由于地球变暖现象的日益严重，世界各国对二氧化碳的排放量均采取严格的管制，再加上石油匮乏，40年后将消耗殆尽，其价格持续攀升，这些因素都促成了对代替能源的重视与需求，也激发了太阳能产业的蓬勃发展。
太阳是一座聚合核反应器，它一刻不停地向四周空间放射出巨大的能量。
它的发射功率为3.865×1026J/S（相当于烧掉1.32×1016ton标准煤释放出来的能量）。
地球大气表层所接收的能量仅是其中的22亿分之一，但是地球一年接收的太阳的总能量却是现在人类消耗能源的12000倍。
另外，根据文献记载太阳的质量为1.989×1030kg，根据爱因斯坦相对论（E=mc2）可以计算出太阳上氢的含量足够维持800亿年。
而由地质资料得出的地球年龄远远小于这个数字。
因此可以说太阳能是取之不尽、用之不竭的[1-3]2.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。
以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
2.1 太阳能电池发展目前，太阳能电池产品是以半导体为主要材料的光吸收材料，在器件结构上则使用P型与N型半导体所形成的PN结产生的内电场，从而分离带负电荷的电子与带正电荷的空穴而产生电压。
太阳能的利用现状及未来发展研究
太阳能的利用现状及未来发展研究一、内容描述随着全球能源危机与环境问题日益严重，新能源研究与利用受到广泛关注。
太阳能作为一种清洁、可再生、永续的能源，其利用研究成为热点。
本文将介绍太阳能的利用现状及未来发展，并对发展趋势进行展望。
太阳能是指太阳产生的能量。
根据其直接利用方式，可以将太阳能划分为两大类：一是光伏发电，即利用太阳光电池将太阳光直接转化为电能；二是光热发电，即利用太阳光对工质进行加热，然后利用热力循环产生电能。
光伏发电市场在全球范围内快速发展。
光伏发电主要设备为太阳能电池板，其原理是利用太阳能光电池吸收太阳光，将太阳光能转化为电能。
据国际能源署（IEA）数据显示，全球光伏产量在过去十年中实现了显著增长。
光热发电也称为集热式太阳能发电，其原理是利用太阳光的热量加热工质产生高温高压蒸汽，驱动蒸汽涡轮机转动发电。
光热发电的主要技术形式包括槽式和塔式。
光热发电目前处于发展起步阶段，但已经开始在全球范围内得到应用。
随着全球对可再生能源的需求不断增长，太阳能市场有着巨大的发展潜力。
尤其在发展中国家，电网覆盖范围有限，太阳能作为一种分布式能源，可以提高能源供应的稳定性和可靠性。
随着科研实力的不断增强，太阳能技术将持续创新。
太阳能电池转换效率将达到新高，光热发电系统将实现更高的工作温度和更低的成本。
各国纷纷出台可再生能源政策，对太阳能发展给予大力支持。
德国、美国等国家实施了一系列扶持政策，促进太阳能产业的发展。
太阳能作为一种清洁、可再生的能源，在全球能源结构转型的大背景下，其研究和利用将继续深化。
光伏发电和光热发电技术将不断完善，市场需求将不断扩大，产业发展前景广阔。
1. 太阳能的重要性与广泛应用前景“太阳能的重要性与广泛应用前景”主要探讨了太阳能作为可再生能源的重要性，以及在未来的能源结构中其广泛应用的潜力。
太阳能作为一种清洁、可再生的能源，具有巨大的发展潜力。
随着科技的进步和成本的降低，太阳能的应用逐渐从理论走向现实，从小规模示范项目到商业化运行，成为推动世界能源转型的重要力量。
太阳能光伏发电技术的现状和未来
太阳能光伏发电技术的现状和未来太阳能光伏发电技术是指通过太阳能板吸收光能，将其转化为电能的过程。
随着石油等传统能源的日益枯竭和对环境的破坏，太阳能光伏发电技术成为了替代传统能源的重要选择。
本文将就太阳能光伏发电技术的现状、前景、应用等方面进行详细探讨。
一、太阳能光伏发电技术的现状太阳能光伏电池是一种直接将太阳能转化成电能的器件。
目前，世界上广泛应用的太阳能光伏电池都是由硅、硒等材料制成，其中硅电池是最常用的。
根据硅电池的结构，可以将其分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三种类型。
硅片是制备普通太阳电池的核心材料，其生产工艺主要包含晶体生长、硅片切片、抛光、清洗、光伏电池制造等环节。
在硅片的制备过程中，要求其晶体结构良好，降低其晶界密度，以提高其光电子性能。
同时，可以通过温度调控、掺杂技术等方式降低其杂质浓度、提高其载流子浓度，以提高其光电能量转化效率。
太阳能光伏发电技术虽然发展迅速，但其制造成本较高，因此一直未能在大规模应用中竞争传统能源。
此外，太阳能光伏发电技术的可再生性受到天气等环境因素的影响，因此其稳定性和可靠性存在较大难度。
二、太阳能光伏发电技术的未来作为未来能源的选择之一，太阳能光伏发电技术将持续改进和优化。
太阳能电池的高效和成本是影响其未来发展的两个关键因素。
目前，太阳能电池的效率已经达到了29%左右，而作为目标，其效率还可以更高。
因此，太阳能光伏发电技术将主要面临以下发展趋势：一是提高太阳能电池的能量转化效率，通过新的制造工艺和材料的优化来实现。
二是提高太阳能电池的可靠性和稳定性，通过优化太阳能电池组件的设计和制造技术等方式来实现。
三是针对太阳能电池成本高的问题，促进太阳能电池组件的规模化生产和应用，同时从可再生能源政策和市场需求两方面推动太阳能电池的发展和应用。
除此之外，太阳能光伏发电技术也在向高效、便携、灵活的方向发展。
例如，柔性太阳能电池具有高灵活性、适应性强等特点，可以灵活嵌入到建筑物表面等地方，实现了能源的高效可持续利用。
太阳能电池技术的新进展与发展趋势
太阳能电池技术的新进展与发展趋势随着世界各国对可再生能源的需求与日俱增，太阳能电池技术得到了快速发展和推广。
太阳能电池是一种将太阳光转化为电能的装置，其关键在于光电效应和半导体材料的选择。
目前，太阳能电池技术的新进展和发展趋势主要集中在以下几个方面。
一、光电转化效率的提高目前市场上常见的太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、铜铟镓硒(CIGS)、无机有机杂化钙钛矿等几种。
其中，单晶硅因其高转化效率和稳定性得到了广泛应用，但也存在成本较高的问题。
而CIGS电池由于材料稳定性不佳导致其寿命较短，而钙钛矿电池则由于其复杂的制备过程和材料稳定性仍在研究之中仍未广泛应用。
因此，研究人员一直努力寻找新的太阳能电池材料，以提高光电转化效率和降低成本。
最新的研究表明，通过使用双折射晶体材料可提高光电转化效率，这是一种容易得到的材料，可以从全球范围内获得。
二、柔性太阳能电池的研发与应用随着可穿戴设备和智能手机等市场的逐渐发展，柔性电子和柔性太阳能电池也逐渐成为研究热点。
与传统太阳能电池不同，柔性太阳能电池可以在较小的空间内拥有更大的接触面积，并可以更自适应地适应曲面形状。
同时，柔性太阳能电池的制备和加工流程也更加简单和直观，可以通过印刷、喷涂等方式来大规模生产，具有广阔的应用前景。
在这方面，目前最有前景的材料是有机聚合物、纳米材料和二维材料等。
柔性太阳能电池同样可以与锂离子电池进行集成，产生更加高效、轻量级、柔性的电池，以适应不同的应用场景。
三、太阳能光伏与储能一体化随着能源消费结构的转型和可再生能源的推广，太阳能发电已成为我们未来主要的能源来源之一。
与此同时，随着储能技术的不断成熟，太阳能光伏与储能一体化系统越来越受到瞩目与关注。
太阳能光伏系统的储能模式主要分为两种：一是直接将太阳能转化为电能，存储在电池组中，再供给家庭或商业等场所的用电。
二是将电能通过电力网直接输出，并从电力网中购买所需电量。
随着可再生能源的不断普及，太阳能光伏和储能系统的相关研究也在不断展开，预计未来几年内会有更多的技术采用太阳能光伏系统进行储能。
太阳能电池技术的发展与未来展望
太阳能电池技术的发展与未来展望随着人们对环保意识的逐渐增强和对化石能源的不断挥霍，太阳能电池技术作为一种新型的清洁、可再生能源逐渐受到人们的关注。
那么，太阳能电池技术是如何发展的，在未来又有着怎样的展望呢？一、太阳能电池技术的发展历程太阳能电池技术是一种将太阳能转化成电能的技术，其起源可以追溯到19世纪初的费萨提研究。
但直到上世纪60年代，随着半导体材料的发展，太阳能电池技术才开始进入实用化阶段。
随后几十年中，太阳能电池技术经历了从单晶硅、多晶硅到非晶硅和染料敏化太阳能电池的技术升级，技术水平得到了显著提高。
近年来，以有机高分子为主要材料的柔性太阳能电池逐渐成为研究热点。
这种太阳能电池不仅可以绕弯、折叠，更可以利用任何有光感的表面进行充电，具有很强的应用前景。
二、太阳能电池技术的现状不可否认的是，现阶段太阳能电池的转化效率还不高，而且成本较高，因此在商业应用上的普及程度远远不及化石能源。
但随着科技的不断进步和研究的深入，许多太阳能电池的问题正在逐渐得到解决，如新型太阳能电池的制造成本不断下降，效率不断提高，使用寿命也在不断延长。
据国际能源机构公布的数据，2019年中国太阳能电池组件制造量已占全球总量的70%以上，成为全球最大的太阳能电池制造国。
因此，太阳能电池技术的持续发展也非常值得期待。
三、未来太阳能电池技术的展望既然太阳能电池技术的使用效果较低，成本相对高昂，那么太阳能电池技术的未来发展方向又在哪里呢？1.性价比提升随着太阳能电池组件制造成本的逐渐下降、使用寿命的不断延长和转换效率的逐步提升，太阳能电池技术的竞争力将逐渐增强，可能被广泛应用于家庭和商业领域。
相信在未来，太阳能电池的性价比将会在逐步提升。
2.金属锂电池替代电池相信大家都知道，锂电池是目前最为普及的可重复充电的电池之一。
但太阳能电池技术对高温、高湿等恶劣环境往往不太适用，而采用金属锂电池的太阳能电池反而可以更好地适应这些环境，未来可能有替代之势。
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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 晶硅太阳电池的研究现状与发展前景 作者：王英连 来源：《科技创新与应用》2018年第25期
摘 要：在环境污染日益严重的今天，人类一直在探究如何利用太阳电池作为清洁能源、可再生能源。文章概述了太阳电池的工作原理，并对单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳电池的研究现状进行了综述，分析了其发展前景。晶体硅太阳电池因其储量丰富、安全无毒、易于大面积制备和基底多样化等优势，成为当今研究的热点，使其在现在的光伏市场中成为主角，也是未来一段时间发展的主要方向。
关键词：单晶硅太阳电池；多晶硅太阳电池；非晶硅太阳电池 中图分类号：TM914.4+1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）25-0062-03 Abstract： In the increasingly serious environmental pollution today， human beings have been exploring how to use solar cells as clean energy， or renewable energy. In this paper， the working principle of solar cells is summarized， the research status of monocrystalline silicon， polycrystalline silicon and amorphous silicon solar cells are reviewed， and the development prospect of solar cells is analyzed. Crystalline silicon solar cells have become the focus of research because of its abundant reserves， safety and non-toxic nature， and easiness to be prepared in large areas and diversification of substrate， which makes it become the leader in the photovoltaic market as well as the main trend of development for a period of time in the future.
Keywords： monocrystalline silicon solar cells； polycrystalline silicon solar cells； amorphous silicon solar cells
1 概述 当今世界人类面临的最严峻的问题就是能源枯竭和日益严重的环境污染问题，而太阳能是取之不尽的清洁能源，其利用的有效途径就是太阳电池。对太阳光伏系统来说，Si资源丰富、性能稳定、无污染，成为最有前途的材料。1954年第一块实用的Si半导体太阳电池在美国贝尔实验室问世，揭开了光电技术的序幕，也揭开了人类利用太阳能的新篇章。迄今为止，许多新技术的应用极大提高了太阳电池的效率，在硅太阳电池方面，尝试了多种结构和技术来改进电池性能，如背表面场、浅结、绒面、钝化、Ti/ Pd金属化电极和减反射膜等。太阳能应用中，90%由硅系列太阳能电池占据，硅太阳电池按照材料的结构可进一步分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳电池，本文对这三种太阳电池的发展现状进行了综述，并分析了其发展前景。
2 太阳电池的工作原理 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 太阳电池主要是以半导体材料为基础，当太阳电池受到阳光照射时，光与半导体相互作用产生光生载流子，所产生的电子-空穴对靠半导体内形成的势垒分开到两极，正负电荷分别被上下电极收集，由电荷聚集所形成的电流通过金属导线流向电负载。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，当太阳光照时，就会把太阳光能变成电能，产生电流。也可以把许多个电池串联或并联起来成为太阳能电池方阵，获得较大的输出功率。太阳电池主要由四部分组成：一是半导体材料部分，其禁带宽度不能太宽，以提高太阳辐射的利用率，主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓等无机化合物和有机半导体几类；二是表面涂层部分，主要由金属氧化物或导电聚合物构成；三是电极部分，由金属导体构成；四是封装部分，主要由玻璃和有机玻璃构成。所用材料必须性能稳定、便于生产、没有污染。
3 晶硅太阳电池 3.1 单晶硅太阳电池 3.1.1 研究现状 在光伏技术和微型半导体技术飞速发展的今天，利用硅单晶所生产的太阳能电池可直接把太阳能转化为光能，实现了迈向绿色能源革命的开始。1954年，美国贝尔实验室研制出了第一块效率为6%的单晶硅太阳电池，标志着人类利用太阳能的起点。单晶硅晶体的原子和分子以同一晶向周期性的整齐排列，主要用于制作半导体元件，在其中掺入微量的ⅢA族元素，如硼，可形成p型硅半导体，提高其导电性；如掺入微量的ⅤA族元素，如磷或砷，可形成n型硅半导体。单晶硅太阳电池多以p型硅片做基底，转换效率高、寿命长，但工艺繁杂，成本高昂，其中硅材料和制硅片的成本占单晶硅太阳电池制造成本的60%，昂贵的大量高纯硅的需要迫使单晶硅太阳电池向超薄化方向发展，辅之以表面织构和发射极钝化等新技术的应用，产品开发迅速，已广泛用于空间和地面。
目前，单晶硅太阳电池及其组件的制备技术已经十分成熟。低成本高效硅电池得到了飞速发展，通过多线切割技术、电化学工艺等都能大大降低成本。另外，提高电池转换效率的一个有效途径就是增强光吸收，可通过表面制绒技术有效地形成绒面结构，不仅可以降低表面的反射率，而且还可以在电池的内部形成光陷阱，从而显著提高太阳电池的转换效率。
半导体的禁带宽度决定着太阳电池的转换效率，单晶硅太阳电池效率的理论极限为28%。新南威尔士大学报导了用液相外延法制备的高效漂移场单晶硅电池，4.11cm2电池转换效率为16.4%，经减薄衬底，加强陷光等技术加工，在标准状况下其转换效率可达24.7%[1]。北京市太阳能研究所研制的单晶硅太阳电池综合利用了各种先进技术，将光电转换效率提升到了19.8%。OlafBerger等人[2]用一种商业化的白色油漆（主要成分为TiO2）作为单晶硅太阳能电池的背反射层，它是一种彩色的漫反射层，特别是当电池厚度是1-2时，该层对提高电池的短路电流，比其他背反射器的效果都要好。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 3.1.2 发展趋势 限制单晶硅光伏电池转换效率的主要因素有：电池表面栅线遮光影响，表面光反射损失，光传导损失，内部和表面复合损失等。针对以上这些问题，可以从以下几个方面来提升其转换效率：（1）用单、双层减反射膜减小表面反
射，如TiO2/SiO2膜。减反射膜可有效降低太阳电池的表面反射率，增加对红外光子的吸收，提高光电转换效率。（2）利用绒面陷光结构延长光程，p-n结面积较大的绒面电池，入射光在表面多次反射，附近产生较多光生载流子，从而增加收集几率并且可以提高短路电流。现在工业上大多采用绒面工艺形成均匀密布的金字塔结构[3]。（3）激光刻槽埋栅技术[4]。（4）背点接触电极克服表面遮光技术。（5）高效反射器及光吸收技术。（6）接收端增加聚光器。（7）点接触硅光伏电池。（8）钝化发射区背部定域扩散电池等新型单晶硅电池。
3.2 多晶硅太阳电池 3.2.1 研究现状 早期的多晶硅光伏电池具有较低的转换效率，但原材料廉价易得，能耗低，成本控制好，所以比单晶硅更具发展潜力。近年来，由于浇铸技术的发展，再加上多晶硅光伏电池工艺制作的不断进步，使得太阳电池的光电效率有了较大提高。1998年，多晶硅太阳电池全世界的总产量达79.9MW，第一次超过了单晶硅光伏电池产量的75MW，随后三年继续保持稳定增长。到2001年，在市场份额占有方面，多晶硅太阳电池已达52%，大大高于单晶硅光伏电池的35%。
由于多晶硅内部结构的特性，如大量晶粒和晶界的存在，晶粒晶向的不同，碱液腐蚀的各向异性等，所以只可采取各向同性酸腐蚀的方法，而不能像单晶硅一样采取碱腐蚀。碱腐蚀中各晶向的腐蚀速率不一致，容易在晶界处形成台阶结构，有损电极的制备。当前大规模的生产通常采用硝酸（HNO3）、去离子水和氢氟酸（HF）的不同化学配比的混合溶液，来腐蚀硅片表面，实现硅表面织构。由理论推算，23%是多晶硅光伏电池的光电效率的极限，目前的最高记录是1.002cm2的电池效率达20.3%，是由德国弗朗霍夫研究所研制。该电池的绒面结构是采用等离子体掩膜法制得，并且还实现了局部背表面场结构，具有良好的光电性能。其次应用湿法氧化法达到了优良的钝化效果，大大削弱了温度对少子寿命的作用，增强了光电转换效果。由此可见，表面钝化、绒面结构和晶粒边界是提高多晶硅光伏电池光电转换效率的关键。2006年日本京瓷制成了电池效率达18.5%的15×15cm2的大面积多晶硅电池，PECVD-SiN技术的应用达到了减反和钝化双重效果。太阳电池的钝化通常采用PECVD的方法沉积氮化硅薄膜来实现，薄膜中的大量的氢可与缺陷或表面处的悬挂键结合，实现对硅中缺陷和表面态的钝化，该过程与沉积氮化硅同步完成。
3.2.2 发展趋势 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 转换效率的不断提高及有效的成本控制使得多晶体硅太阳电池一直占据市场的重要位置，再加之不断完善的多晶硅技术及日趋成熟的电池生产工艺，预计多晶硅光伏电池将迎来更加稳健的发展[5]：（1）优化多晶硅的制备工
艺，尽量减少缺陷、气孔和杂质，提高结晶质量，减小晶界的影响，提高光生载流子收集率。（2）合理采用性能优良的氮化硅减反膜，氮化硅中释放出的氢也会钝化硅中的杂质，钝化效果明显，性能稳定。（3）为降低多晶硅片内杂质的影响，以及减小背表面复合的几率，可尝试采用磷扩散、背表面钝化及铝背场的吸杂等。
3.3 非晶硅太阳电池 3.3.1 研究现状 非晶硅太阳电池是1974年才出现的新型太阳电池，具有广阔的发展前景，尽管目前它的转换效率没有晶体硅高，但非晶硅材料对可见光的吸收系数高，厚度约1μm的非晶硅就能吸收90%的太阳光能，因而电池可以做得很薄，制备工艺简单，能耗少，约100kW·h/m2，能耗的回收年数比单晶硅电池短得多，可实现大规模生产，极具市场潜力。单结非晶硅太阳电池一般不采用pn结构而采用pin结构，这是因为非晶硅太阳电池的开路电压是由p层和n层材料的费米能级之差决定的。衬底透明的非晶硅太阳能电池一般采用pin结构，衬底不透明的采用nip结构。非晶硅一般采用高频辉光使硅烷分解沉积而成，该材料可以与氢融合反应形成氢化非晶硅，进而大大降低缺陷率，是一种极为实用的半导体应用材料。