寿命达几百年的太阳能电池
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包括：
1. 效率：太阳能电池的效率指的是光能被转化成电能的比例。
一般来说，高效率的太阳能电池可以将更多的阳光转化为电能，提高电池的发电能力。
2. 功率：太阳能电池的功率指的是单位时间内产生的电能。
功率越高，电池的发电能力越强。
3. 正常工作温度范围：太阳能电池需要在一定的温度范围内正常工作，过高或过低的温度可能会影响电池的效率和寿命。
4. 额定电压：太阳能电池在标准测试条件下的输出电压。
5. 开路电压：太阳能电池在无负载时的输出电压。
6. 短路电流：太阳能电池在无负载时的输出电流。
7. 最大功率点（MPP）电压和电流：太阳能电池在最大功率
输出时的电压和电流值。
8. 寿命：太阳能电池的寿命指的是其正常工作的时间。
太阳能电池的寿命可以通过衰减速率来衡量，衰减速率越低，电池的寿命就越长。
这些关键参数会直接影响太阳能电池的发电能力和稳定性，对于太阳能发电系统的设计和选择具有重要意义。
太阳能电池介绍
2014全球多晶硅产量
日本其他 , 4% , 1% 德国, 17%
2014全球硅片生产
其他 欧盟 东南亚 日本 3% 2%2% 韩国 3% 5%
中国台湾 9% 中国, 43%
中国大陆 76%
韩国, 16% 美国, 19%
中国
美国
韩国
德国
日本
其他
中国大陆
东南亚
中国台湾
欧盟
韩国
其他
日本
全球组件生产
东南亚, 10% 日本, 5% 中国台 湾, 5%
设备复杂，维护费用高，需要解决炉内 热损失，炉壁重金属污染等问题
改良西门子法依然“综合素质”最 优的多晶硅生产工艺，短时间内被 其他工艺替代的可能很小。 四大多晶硅供应商（保利协鑫、德 国Wacker、美国Hemlock、韩国OCI）
03
Part Three
多晶硅太阳能电池制备工艺
工艺流程
一次清洗
流化床法
经过化学提纯得到的高纯 多晶硅的基硼浓度应小于 0.05ppba(十亿分之一原子 比)， 基磷浓度小于0.15ppba， 金属杂质浓度小于1.0ppba。
冶金法
西门子法
三氯氢硅氢还原法于1954年由西门子公司研究成功，因此又 称为西门子法。主要化学反应主要包括以下2个步骤：
1、三氯氢硅（Si HCI）的合成； 3 2、高纯硅料的生产：
12000
10000 8000
6000
4000
4011
0
0%
2007 2008 2009 2010
2004
中国多晶硅电池产业自2004年疯狂扩张，不到 10年，规模全球第一
然而，好景不长，2011 年，欧债危机和双反危 机使中国光伏遭遇寒冬
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。
太阳能电池技术综述
太阳能电池技术综述太阳能电池是一种利用光能转化为电能的设备。
它是一种先进的新能源技术，其潜力越来越被人们所重视。
大量的研究表明，太阳能电池在环保、可再生和节能方面表现出了显著的优势。
太阳能电池主要由太阳能电池片和组件两部分组成。
太阳能电池片的结构类似于普通的半导体二极管，由两种材料组成，一种是n型半导体，另一种是p型半导体，它们构成了一个pn结，其中n型半导体中掺入了少量的受光激发的杂质，使其成为光生电池。
当光照射到太阳能电池片上时，电子和空穴被激发进入半导体，形成电流和电势差，产生直流电流。
太阳能电池的发展历史可追溯到19世纪。
最初的太阳能电池是1850年由法国科学家埃德蒙·贝克勒尔发明的，它是通过将两块金属片浸泡在电解质中，形成一个电化学单元，以产生电流的方法实现的。
1960年代，太阳能电池的发展进入了高峰期。
此时，太阳能电池被广泛应用于航空、航天、卫星通信等领域的能源供应。
现代太阳能电池基本上都是基于硅材料的。
目前，太阳能电池已经广泛应用于住宅、商业和工业领域。
国内外很多公司都继续研制太阳能电池，以实现更高的转换效率、更低的成本和更长的使用寿命。
以下是一些主要的太阳能电池技术：1.单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是由单晶硅片制成的，具有高效率和长寿命等优点。
其转换效率可以达到20%左右。
这种太阳能电池适用于家庭和商业太阳能发电。
2.多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是由多晶硅片制成的，相对于单晶硅太阳能电池具有较低的转换效率，但制造成本更低。
目前，大量的太阳能组件和光伏系统都采用这种技术。
3.薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是指由不同的材料制成的，比如铜铟镓硒和有机材料。
这种技术的转换效率非常低，通常为10%以下。
但它具有更低的制造成本和更好的柔性，可以应用于行动电源和户外光伏系统中。
4.有机太阳能电池有机太阳能电池是由一种特殊的有机材料制成的。
这种太阳能电池较薄而灵活，便于移动和安装。
钙钛矿太阳能电池 需要解决的科学问题
钙钛矿太阳能电池是一种新型的太阳能电池技术，具有高效转换太阳能为电能的潜力。
然而，目前钙钛矿太阳能电池还存在一些科学问题需要解决，包括以下几个方面：
1. 稳定性问题：钙钛矿太阳能电池在长时间使用过程中容易发生退化和失效，主要是由于钙钛矿材料的不稳定性导致的。
因此，科学家们需要找到稳定的钙钛矿材料，以提高电池的长期稳定性。
2. 寿命问题：钙钛矿太阳能电池的寿命相对较短，通常只能维持几年到十几年的时间。
这主要是由于钙钛矿材料容易受到湿度、温度和光照等环境因素的影响，导致电池性能下降。
因此，科学家们需要改进钙钛矿材料的稳定性，以延长电池的使用寿命。
3. 成本问题：目前，钙钛矿太阳能电池的制造成本相对较高，主要是由于材料的制备和工艺的复杂性所致。
科学家们需要寻找更便宜、更简单的制备方法，以降低钙钛矿太阳能电池的成本，使其更具商业化应用的可行性。
4. 环境友好性问题：钙钛矿太阳能电池中常使用的铅等材料对环境有一定的污染风险。
科学家们需要寻找更环保的替代
材料，以减少对环境的影响。
总之，钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的太阳能电池技术，还需要在稳定性、寿命、成本和环境友好性等方面进行进一步的研究和改进，以实现其在实际应用中的广泛推广和应用。
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。
太阳能电池的发展历史
太阳能电池的发展历史太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，它在能源领域具有重要的地位。
在过去几十年里，太阳能电池经历了许多重要的里程碑，不断发展和改进，成为可再生能源领域的关键技术之一。
本文将详细介绍太阳能电池的发展历史，从早期的发现和实验研究到现代高效的太阳能电池技术。
1. 太阳能电池的早期发现与实验阶段太阳能电池的历史可以追溯到19世纪初。
1839年，法国物理学家贝克勒尔首次发现了光电效应，即光照射到某些材料上时，会产生电流。
这一发现为太阳能电池的研究奠定了基础。
随后，科学家们开始尝试使用不同的材料来制造太阳能电池，包括硒化铜、硒化银等。
然而，在这个阶段，太阳能电池的效率非常低，只有几个百分点。
2. 半导体材料的引入与效率提升20世纪中叶，随着半导体材料的引入，太阳能电池的效率开始有了显著的提升。
1954年，美国贝尔实验室的科学家们发明了第一块高效率的硅太阳能电池，其效率达到了6%。
这一突破性的发现使太阳能电池开始进入实际应用的阶段。
随后的几十年里，科学家们不断改进太阳能电池的结构和材料，使其效率逐渐提高。
3. 多晶硅和单晶硅技术的发展在20世纪70年代和80年代，多晶硅和单晶硅技术的发展进一步推动了太阳能电池的发展。
多晶硅太阳能电池由多个晶粒组成，制造工艺相对简单，成本较低。
而单晶硅太阳能电池由单个晶粒组成，具有更高的效率和更长的寿命，但制造成本较高。
这两种技术的发展使太阳能电池的应用范围扩大，并逐渐进入商业化阶段。
4. 薄膜太阳能电池的出现20世纪90年代，薄膜太阳能电池开始引起人们的关注。
相比于传统的硅太阳能电池，薄膜太阳能电池使用的是非晶硅、铜铟镓硒等材料，制造工艺更加简单，成本更低。
虽然薄膜太阳能电池的效率较低，但其柔性和轻便的特点使其在某些特殊场合具有优势，比如在建筑物表面、电子设备上的应用。
5. 新型太阳能电池技术的兴起近年来，随着科学技术的不断进步，一些新型太阳能电池技术开始兴起。
太阳能电池技术的发展历程与趋势
太阳能电池技术的发展历程与趋势太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的器件，它可以直接利用阳光的辐射能来产生电能，是可再生能源的一种重要来源。
太阳能电池技术的发展历程可以追溯到19世纪初，经过几十年的研究和发展，太阳能电池已经成为一种成熟的技术，并逐渐在工业和生活中得到广泛应用。
太阳能电池的发展可以分为以下几个阶段：1. 单晶硅太阳能电池（1950s-1960s）：最早的太阳能电池是由单晶硅制成的。
这种太阳能电池的制作过程较为复杂，成本较高，效率也不高。
2. 多晶硅太阳能电池（1970s-1980s）：为了降低太阳能电池的成本，研究人员开始探索使用多晶硅制作太阳能电池。
多晶硅太阳能电池的制作工艺相对简单，成本较低，效率也有所提高。
3. 薄膜太阳能电池（1990s-2000s）：薄膜太阳能电池采用了新的制作材料，如非晶硅、柔性聚合物等。
这种太阳能电池能够灵活应用于各种场景，并且制作成本相对较低，但效率相对较低。
4. 第三代太阳能电池（2000s至今）：随着科技的发展，研究人员开始探索新的太阳能电池技术，包括有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池等。
这些新型太阳能电池具有制作工艺简单、成本低、效率高等特点，被认为是太阳能电池技术的未来发展方向。
当前，太阳能电池技术正朝着以下几个趋势发展：1. 提高效率：太阳能电池的效率是指太阳能转化为电能的比例，当前主流的太阳能电池的效率约为20%左右。
研究人员正在不断寻求提高太阳能电池的效率，通过改良材料、结构和工艺等方面来实现。
2. 降低成本：目前，太阳能电池的制作成本较高，主要是由于材料成本和制造工艺的复杂性所导致的。
研究人员正在努力降低太阳能电池的制作成本，以提升其在市场中的竞争力。
3. 增强稳定性和可靠性：太阳能电池需要长时间稳定运行才能实现经济效益。
因此，研究人员正在致力于提高太阳能电池的稳定性和可靠性，以减少运行中出现的故障和损坏。
4. 发展新型材料和新工艺：为了进一步提高太阳能电池的效率和降低成本，研究人员正在开发新型材料和新工艺。
太阳能光伏系统的电池容量衰减
太阳能光伏系统的电池容量衰减太阳能光伏系统被广泛应用于家庭和企业中，以转化太阳光能为电能。
然而，在太阳能电池板的使用过程中，电池容量会逐渐衰减。
本文将探讨太阳能光伏系统的电池容量衰减原因，并提供一些延长电池寿命的有效方法。
一、电池容量衰减原因太阳能光伏系统的电池容量衰减是由多个因素引起的。
下面将分别介绍几个主要原因。
1. 温度影响：高温环境对电池寿命有不可忽视的影响。
太阳能电池板在高温环境下运行时，会导致电池内部化学反应加速，从而加快容量衰减的速度。
2. 充放电循环：电池的充放电循环也会导致容量衰减。
每次充放电过程中都会产生一定的能量损耗，随着循环次数的增加，电池的容量将逐渐减小。
3. 自然老化：即使在正常工作环境下，太阳能电池板也会自然老化。
物质的老化会导致光伏电池内部结构的变化，从而影响电池的性能和容量。
二、延长电池寿命的方法为了延长太阳能光伏系统的电池寿命，我们可以采取一些有效的措施。
以下是一些常见的方法。
1. 温度控制：保持光伏电池板运行温度的稳定是延长电池寿命的关键。
可以通过安装散热器或者加装遮阳板来降低温度。
此外，选择合适的安装位置和方向，避免阳光直射，也可以减少温度对电池的影响。
2. 充放电管理：合理管理电池的充放电过程对于减缓容量衰减非常重要。
可以使用智能充电器或者电池管理系统，确保电池在适宜的充放电状态下运行。
另外，避免频繁的深度放电操作，可以有效延长电池的使用寿命。
3. 定期维护：定期检查和维护太阳能光伏系统也是保持电池寿命的重要步骤。
清洁电池表面的灰尘和污垢，检查电缆连接是否松动，确保系统各部分正常运行。
4. 余电利用：在太阳能光伏系统中，可以设置储能装置，将多余的电能储存起来。
这样可以减少电池的反复充放电过程，延长电池的使用寿命。
综上所述，太阳能光伏系统的电池容量衰减是不可避免的，但可以通过合理的管理和维护来延长电池的使用寿命。
温度控制、充放电管理、定期维护和余电利用等方法都可以有效减缓容量衰减速度，提高太阳能光伏系统的整体效率。
太阳能电池的种类
第四章太阳能电池的种类太阳能电池是利用半导体的光生伏特效应，许多材料都可以用来做太阳能电池，因而太阳能电池的种类很多。
一、单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池的特点：•作为原料的硅材料在地壳中含量丰富，对环境基本上没有影响。
•单晶制备以及pn结的制备都有成熟的集成电路工艺作保证。
•硅的密度低，材料轻。
即使是50µm以下厚度的薄板也有很好的强度。
•与多晶硅、非晶硅比较，转换效率高。
•电池工作稳定，已实际用于人造卫星等方面，并且可以保证20年以上的工作寿命。
1、如何制备单晶硅材料To get silicon in single-crystal state, we first melt the high-purity silicon. We then cause it to reform very slowly in contact with a single crystal "seed." The silicon adapts to the pattern of the single crystal seed as it cools and solidifies gradually. Not suprisingly, because we start from a "seed," this process is called "growing" a new ingot of single-crystal silicon out of the molten silicon. Several specific processes can be used to accomplish this. The most established and dependable means are the Czochralski method and the floating-zone (FZ) technique.Czochralski processThe most widelyused technique for makingsingle-crystal silicon is theCzochralski process. In theCzochralski process, seedof single-crystal siliconcontacts the top of moltensilicon. As the seed isslowly raised, atoms of themolten silicon solidify inthe pattern of the seed andextend the single-crystalstructure.在得到硅单晶片后，就可以开始制备太阳能电池。
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43科技导报3/
2000
“三壮(壮秧、壮秆、壮籽)三高(高产、高蛋白质含量、高出糙率)”综合栽培技术———应用饲料稻品种组合,在秧田期采用“半旱育壮秧剂”培育壮秧;基肥面及返青期使用“促蘖壮秆营养肥”培育壮秆;剑叶露尖时和抽穗期分别增施N肥,促进壮籽。3.研制了“糙米型”饲料配方,饲养示范效果好在高蛋白饲料稻糙米型饲料配方的筛选及加工工艺研究中,通过研究摄入饲用糙米养分对动物的影响,揭示了动物利用糙米型饲粮中营养物质的量变质变规律,为科学合理地利用饲用糙米提供了理论依据和实践指南。(1)测定并比较评估了饲用糙米的基本营养特性,以及主要营养物质在猪、鸡体内消化利用效率用12头次45kg的二元杂交公猪、20只成年公鸡,采用交叉设计,用常规全收粪(尿)法,分二期进行猪、鸡消化代谢试验,并以饲用玉米为对照,进行测定分析。饲用糙米对猪的氮表观沉积率54.98%,蛋白质生物学价值58.90%,能量消化率94.37%,能量代谢率92.16%,消化能14.50MJ/kg,代谢能14.24MJ/kg,分别比饲用玉米对猪的相应指标提高44.70%、27.49%、6.20%、7.03%、5.30%、5.33%。综合分析认为,饲用糙米是一种蛋白质含量高、品质好、低脂、低纤维的易于消化吸收的高能谷类饲料,综合饲用价值明显优于主产北方的饲用玉米。(2)初步探明了糙米型饲粮对动物胴体性状、肌肉、脂肪及蛋白质的影响猪胴体及肉品质的好坏除遗传因素、宰前环境条件、宰后处理等因素影响外,一个重要的影响来自饲料营养因素。对12头90kg左右瘦肉型及肉脂型猪屠宰后的测定结果表明,糙米型饲粮喂猪,其胴体性状(屠宰率、瘦肉率、背膘厚、眼肌面积、后腿比例等)及肉品质(大理石纹、肉色、系水率、pH值等)表现正常,与玉米型饲粮比较,没有任何不良表现(P>0.05)。研究发现,糙米型饲粮对提高猪的背膘脂肪硬度、改善肌肉品质,特别对脂肉型的瘦肉率提高(P>0.05)作用明显,这些优良性质有利于肉脂型猪的瘦肉率提高,有利于硬脂胴体的生产
,
也有利于肉品的货架寿命及加工贮藏。
对艾维茵鸡及伊莎褐蛋鸡的研究探明,糙米型
饲粮对鸡的产肉力(全净膛率、半净膛率、腿肌率、
胸肌率、腹脂重等)、产蛋量(产蛋率、蛋重)及蛋的
品质(蛋型指数、蛋比重级数、哈夫单位、蛋壳厚度
等),没有任何不良影响(P>0.05)。
(3)研创了猪鸡糙米(饲料稻)
型系列饲料配方
通过不同品种中猪、大猪糙米型饲料配方和鸡
的部分糙米型配方的初步研究,共筛选配方10个
,
其中主研配方生产水平:瘦肉型中猪配方(25～
35kg)日增重634g、料重比为2.58∶1、饲养期44天;
瘦肉型大猪配方(53～
83k
g
)
日增重
845
g
、料重比
3.08∶1、饲养期36天,全期(25～83k
g
)
日增重
736g、料重比为2.63∶1、饲养期69天;
肉脂型大猪
配方(60～
90k
g
)
日增重730g、料重比3.66∶1、饲养
期43天,全期(20～
90k
g
)
日增重
655
g
、料重比
3.22∶1、饲养期112天;肉大鸡配方(23～42
日龄
)
日增重63g、料重比1.94∶1,成活率98.61%,平均
上市体重1.84kg。上述配方与同配方的玉米型饲粮
相比,中猪、大猪全期日增重提高3.6～12.7%,饲
料转化效率提高6.5～9.4%,在目前原料价格条件
下,每公斤增重饲料成本降低4.3～7.2%。生产成
绩均超过《中国猪鸡饲养标准》,并接近与超过《美
国NRC猪饲养标准》预计值。
(4)
饲养示范效果好
在猪糙米全价饲料配方基础上,首先推出猪用
糙米型浓缩饲料配方,按其配方生产的饲料在湖南
醴陵、湘乡两地进行示范试验,以当地市场热销的
外资同类名牌(正大康地800)为对照,参试猪86头
平均日增重710～750g,料重比2.84～3.07,每公斤
增重饲料成本4.80～5.46元,生产成绩及经济效益
均优于对照组,使用浓缩饲料每头增重饲料成本可
节约28～36元。醴陵和湘乡两市各建立一糙米型饲
料厂,产品已正式注册为“国科951”,并在短时间内
就受到市场欢迎。(责任编辑孙立明
)
科技动态
据英《新科学家》1999年8月28日报道:以色列特拉维夫韦茨曼科学研究所的化学家戴维・卡亨最近发明了一种新型的价格便宜效率高寿命长的太阳能电池,它比硅太阳能电池更有效地吸收阳光,用很薄的一层膜就能发电,且稳定性极为惊人,即使在强烈的阳光下曝晒也能“安然无恙”。这种太阳能电池是用一种铜铟镓二硒化物络合物半导体制造的。这种半导体材料极为稳定的奥秘已经揭开,原来它具有自我修复能力。在传统的硅半导体太阳能电池材料中,某些化学键比较容易破坏,而铜铟镓二硒化物半导体中,游离的铜原子容易通过晶体迁移,扩散到晶体中的破
坏点,修复被破坏的化学键。
卡亨发现,放射性铜264通过半导体的速度比硅通过
半导体的速度大约快20个数量级。由于铜铟镓二硒化物
半导体具有自我修复能力,因此用它制造的太阳能电池
比硅太阳能电池的寿命长得多,虽然目前还不知道铜铟
镓二硒化物半导体太阳能电池最终能保持多长的寿命
,
但模拟试验表明,它至少能持续工作几百年。
(刘先曙)
寿命达几百年的太阳能电池