太阳能电池材料电子教案(多晶硅薄膜太阳电池多晶硅薄膜制备技术)

多晶硅薄膜太阳能电池材料及其制备技术研究进展评述1前言1.1研究背景近年来，随着可持续发展，环境保护等观念的深入人心，以及常规化石能源的日渐枯竭，太阳能的光伏应用已给我们展示了非常广阔的前景。

因此，可将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制和发展，正日益引起关注硅太阳能电池是最有发展前景的。

目前,晶体硅太阳电池因其丰富的原材料资源和成熟的生产工艺而成为太阳电池研发和产业化的主要方向,但大规模应用需要解决两大难题：提高光电转换效率和降低生产成本。

工艺成熟的晶体硅太阳电池具有相对较高的转换效率, 但成本较高,硅晶体的尺寸也不能满足大面积的要求晶体硅太阳电池的硅材料占太阳电池成本的45%以上,大幅度降低晶体硅太阳电池成本非常困难。

高效低成本的薄膜太阳电池代表了未来太阳电池工业的发展方向。

薄膜化(或薄层化)是降低太阳能电池成本的主要手段和发展趋势[1]。

非晶硅薄膜太阳电池虽在成本上具有一定优势, 但光疲劳效应严重制约了其发展。

多晶硅薄膜电池是兼具单晶硅和多晶硅电池的高转换效率和长寿命以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简单等优点的新一代电池。

早在上世纪80年代，就有人提出了晶体硅薄膜太阳电池的设计思想，认为它是一种可大幅度减小太阳电池制造成本的有效途径[2]。

但是由于种种原因，这种设想一直以来并未受到人们的重视。

近年来随着人们在陷光技术、钝化技术以及载流子束缚等技术方面不断取得进展，多晶硅薄膜电池的研究日益受到人们的重视。

世界各国的科学家对各种不同的方法制备的多晶硅薄膜及薄膜太阳电池进行了广泛而深入的研究。

在不远的将来，多晶硅薄膜电池技术可望使太阳电池组件的成本降低, 从而使得光伏发电的成本能够与常规能源相竞争。

1.2原理及存在问题目前晶体硅薄膜电池的晶粒大小从纳米直到毫米级都有，为了方便，光伏界将它们统称为多晶硅(polycrystalline Si)薄膜太阳电池。

多晶硅薄膜是由许多大小不等、具有不同晶面取向的小晶粒构成的。

多晶硅薄膜太阳电池的制备- 1 -- 2 -目 录摘 要 (1)1引言 (1)2多晶硅薄膜太阳电池 (2)2.1电池工作原理 (2)2.2电池结构特点 (3)2.3电池构成 (4)3多晶硅薄膜太阳电池制备方法 (4)3.1半导体液相外延生长法（LPE 法） (5)3.2区熔再结晶法（ZMR 法） (5)3.3等离子喷涂法（PSM ） (6)3.4层叠法 (6)3.5化学气相沉积法（CVD ） (7)3.6固相结晶法（SPC ） (7)4多晶硅薄膜太阳电池的测试 (8)4.1 太阳能电池片组件测试仪硬件结构 (8)4.2功能特点 (8)4.3主要测试指标 (9)- 3 - 5 结束语..........................................................9 6致谢 ...........................................................10 参考文献 (11)多晶硅薄膜太阳电池的制备摘 要：近年来，随着可持续发展，环境保护等观念的深入人心，以及常规化石能源的日渐枯竭，太阳电池研究的主要任务转到了如何成为替代能源的方向上来。

但是，基于硅片的太阳电池成本下降的空间有限，很难与常规能源相竞争。

硅片成本占到太阳电池原料与能耗成本的95％以上，因此，降低太阳电池成本的主要途径之一是制造薄膜电池。

本文着重研究用于太阳电池的多晶硅薄膜的制备技术以及对太阳电池的测试。

太阳能电池的性能,理应在特定的太阳光条件下进行测量。

但是，由于季节的变化、地区的差别和气候条件等各种因素的影响，使测量结果难以精确和稳定。

在实验室内，常用经标准阳光定标的标准片和模拟太阳光谱的光源进行测试。

关键词：太阳电池原料;薄膜电池;模拟太阳光谱;光源进行测试1 引 言鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加,世界上许多国家掀起了开发和利用新能源的热潮。

在新能源中,特别引人瞩目的是不断地倾注于地球的永久性能源——太阳能。

多晶硅薄膜的制备方法多晶硅薄膜材料同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积、低成本制备的优点。

因此，对于多晶硅薄膜材料的研究越来越引起人们的关注，多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类：一类是高温工艺，制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英，但制备工艺较简单。

另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于600℃，可用廉价玻璃作衬底，因此可以大面积制作，但是制备工艺较复杂。

目前制备多晶硅薄膜的方法主要有如下几种：低压化学气相沉积（LPCVD）这是一种直接生成多晶硅的方法。

LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的制备中普遍采用的标准方法，具有生长速度快，成膜致密、均匀、装片容量大等特点。

多晶硅薄膜可采用硅烷气体通过LPCVD法直接沉积在衬底上，典型的沉积参数是：硅烷压力为13.3～26.6Pa，沉积温度Td=580～630℃，生长速率5～10nm/min。

由于沉积温度较高，如普通玻璃的软化温度处于500～600℃，则不能采用廉价的普通玻璃而必须使用昂贵的石英作衬底。

LPCVD法生长的多晶硅薄膜，晶粒具有择优取向，形貌呈“V”字形，内含高密度的微挛晶缺陷，且晶粒尺寸小，载流子迁移率不够大而使其在器件应用方面受到一定限制。

虽然减少硅烷压力有助于增大晶粒尺寸，但往往伴随着表面粗糙度的增加，对载流子的迁移率与器件的电学稳定性产生不利影响。

固相晶化(SPC)所谓固相晶化，是指非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度。

这是一种间接生成多晶硅的方法，先以硅烷气体作为原材料，用LPCVD方法在550℃左右沉积a-Si:H薄膜，然后将薄膜在600℃以上的高温下使其熔化，再在温度稍低的时候出现晶核，随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增大转化为多晶硅薄膜。

使用这种方法，多晶硅薄膜的晶粒大小依赖于薄膜的厚度和结晶温度。

退火温度是影响晶化效果的重要因素，在700℃以下的退火温度范围内，温度越低，成核速率越低，退火时间相等时所能得到的晶粒尺寸越大；而在700℃以上，由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并，使得在此温度范围内，晶粒尺寸随温度的升高而增大。

太阳能电池材料电子教案铸造多晶硅制备工艺教学目标：1.理解太阳能电池的工作原理和应用；2.了解多晶硅的制备工艺；3.掌握多晶硅的铸造方法。

教学准备：1.教材：太阳能电池材料相关教材；2.多媒体设备：投影仪、电脑；3.实验设备：实验室用的电炉、石英坩埚、高温计量秤等；4.实验化学品：硅粉、碳粉、氧化铝粉、卤化铝等。

教学过程：一、导入（5分钟）通过展示太阳能电池的实物或者图片，向学生介绍太阳能电池的基本原理和应用。

二、太阳能电池材料介绍（10分钟）1.介绍太阳能电池的基本原理：太阳能电池是一种将太阳光转变为电能的装置，其工作原理是通过太阳能光子的能量使半导体中的电子跃迁，从而产生电流。

2.介绍太阳能电池材料：目前使用最广泛的太阳能电池材料是多晶硅。

多晶硅具有优异的光电转换效率和稳定性，是太阳能电池的理想材料。

三、多晶硅制备工艺介绍（15分钟）1.介绍多晶硅制备的主要方法：目前多晶硅的主要制备方法是铸造法。

铸造法是将硅粉与其他添加剂混合，在高温下熔炼并冷却，使其凝固成块，再进行压碎和烧结等工艺，最终得到多晶硅块料。

2.介绍多晶硅铸造的工艺过程：铸造法包括熔炼、凝固和固化等过程。

学生可以通过实验室模拟实验的方式，了解多晶硅的铸造工艺。

四、多晶硅铸造实验演示（30分钟）1.展示实验所需实验设备和化学品，并说明注意事项和操作步骤。

2.进行实验演示，包括熔炼、凝固和固化等过程。

3.解释实验过程中发生的化学反应和物理变化，并与制备多晶硅的工艺过程进行对比。

4.学生可以通过观察实验现象和参与实验操作，加深对多晶硅铸造工艺的理解。

五、讨论和总结（10分钟）1.学生就实验中观察到的现象和实验过程进行讨论，加深对多晶硅铸造工艺的理解。

2.进行小结，总结太阳能电池材料太阳能电池材料多晶硅铸造工艺的基本知识和实验过程。

六、作业布置（5分钟）布置相关的学习任务，如阅读太阳能电池材料相关教材，并完成相关的练习题。

以上内容可以根据实际教学需要进行调整和补充。

多晶硅薄膜的制备方法随着科技的不断发展，人们对于材料的要求也越来越高，多晶硅薄膜作为一种新材料，具有独特的性能，在太阳能电池、光电器件等领域得到广泛应用。

那么，多晶硅薄膜的制备方法有哪些呢？一、化学气相沉积法化学气相沉积法是一种利用高纯度硅源在氢气氛围下制备多晶硅薄膜的方法。

该方法具有操作简单、精度高、制备多晶硅晶体的可能性大等特点。

在实验中，将硅源加热至高温，与氢气反应生成SiH4，再通过热解过程，在硅基材料表面不断沉积多晶硅薄膜。

二、低压化学气相沉积法低压化学气相沉积法使用和化学气相沉积法相似的制备方式，不过采用的是低压下进行反应。

通过精确控制反应物的流速和压力，可以获得高质量的多晶硅薄膜。

该方法可以利用氢气还原或者氮化物来降低多晶硅薄膜中氧、碳等杂质的含量。

三、放电等离子体增强化学气相沉积法放电等离子体增强化学气相沉积法，顾名思义，就是在化学气相沉积法的基础上加入放电气体等离子体，通过这种方法可以在普通化学反应无法实现的低温下制备多晶硅薄膜。

该方法所需设备复杂，但是可以得到薄膜品质优良、生长速度快、成本较低等优点。

四、分子束外延法分子束外延法利用了分子束加热的方式，将硅源蒸发成分子束，在金属基板上生长多晶硅。

这种方法可以得到优质的多晶硅薄膜，但是成本较高，设备要求较高，不适用于大规模制备。

五、射频磁控溅射法射频磁控溅射法是在真空环境下，通过将多晶硅目标制备成薄膜，然后利用高能量的离子轰击目标，使目标上的原子受到冲击后脱落并沉积在基板上形成多晶硅。

该方法可以得到膜层均匀、晶体品质好的多晶硅薄膜。

综上所述，多晶硅薄膜的制备方法非常多样化，根据不同的需求可以选择不同的制备方式，以达到最佳效果。

太阳能电池用多晶硅薄膜的制备研究一、本文概述随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的日益加强，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其重要性日益凸显。

在太阳能电池技术中，多晶硅薄膜因其较高的光电转换效率和相对较低的成本，成为研究的热点。

本文旨在探讨多晶硅薄膜的制备技术及其在太阳能电池中的应用，通过深入研究其制备过程，优化工艺参数，以提高太阳能电池的光电转换效率和使用寿命。

本文首先概述了太阳能电池的基本原理和发展历程，重点介绍了多晶硅薄膜太阳能电池的优势和挑战。

随后，详细阐述了多晶硅薄膜的制备方法，包括化学气相沉积、物理气相沉积、溶液法等，并分析了各种方法的优缺点。

在此基础上，通过实验研究，优化了多晶硅薄膜的制备工艺，探索了不同工艺参数对薄膜性能的影响。

本文还探讨了多晶硅薄膜太阳能电池的光电性能表征方法，包括光电转换效率、光谱响应、稳定性等，并对比分析了不同制备方法所得薄膜的光电性能。

总结了多晶硅薄膜太阳能电池的研究进展和未来的发展趋势，为相关领域的研究提供参考。

通过本文的研究，我们期望能够为多晶硅薄膜太阳能电池的制备技术提供理论支持和实践指导，推动太阳能电池技术的不断发展和优化，为全球能源结构的转型和可持续发展做出贡献。

二、多晶硅薄膜的基础知识多晶硅薄膜是太阳能电池的核心材料之一，其性能直接影响到太阳能电池的光电转换效率和使用寿命。

多晶硅，与单晶硅相比，其晶体结构中的原子排列并非完全有序，但仍具有一定的结晶性。

这种结构使得多晶硅在制造成本上相对较低，同时在某些应用场景下，其光电性能也能满足需求。

多晶硅薄膜的制备主要涉及到化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、液相外延（LPE）以及溅射等工艺。

这些工艺方法各有优缺点，例如，CVD法可以获得大面积、均匀性好的薄膜，但设备投资较大；PVD法则可以获得高质量的薄膜，但生产效率相对较低。

多晶硅薄膜的性能参数主要包括其厚度、结晶度、表面形貌、掺杂浓度以及载流子迁移率等。

多晶硅薄膜太阳能电池
多晶硅薄膜太阳能电池
随着环境污染和能源危机的不断加深，探索新能源已经成为全球科学技术领域的热点。

太阳能电池作为一种广为人知的新能源形式，其技术不断被改进和升级。

多晶硅薄膜太阳能电池就是其中一项技术升级成果。

多晶硅薄膜太阳能电池是指将金属硅蒸汽沉积在玻璃等基底上制成的太阳能电池。

其特点是薄、轻、高效、灵活，因此广泛应用于建筑物外墙、车顶、电子产品等领域。

首先，多晶硅薄膜太阳能电池的工作原理是利用硅的光伏效应将太阳能转化为电能。

多晶硅薄膜太阳能电池是将硅晶体生长所得晶粒进行研磨成细颗粒，再通过化学气相沉积技术将硅颗粒沉积在透明导电玻璃上形成薄膜，并通过光辐射将太阳能转换为电能，从而实现太阳能的利用。

其次，多晶硅薄膜太阳能电池的效率非常高。

这种太阳能电池能够在不到0.1毫米的薄膜上，利用太阳能成为电源，其发电效率可达到19%以上。

相比于传统硅太阳能电池而言，多晶硅薄膜太阳能电池更具高效性和灵活性。

此外，多晶硅薄膜太阳能电池的应用领域也非常广泛。

这种太阳能电
池可以通过大规模浸渍工艺制作成灯管、玻璃幕墙、屋顶和电子产品等。

在建筑领域中，多晶硅薄膜太阳能电池可以利用建筑物外墙、后挑屋檐、车棚等空间进行设计，使之实现自动化控制，既增加了建筑物美观性，又有效循环的利用了太阳能以及降低了对于石油等化石能源的依赖。

总之，随着科技的发展，多晶硅薄膜太阳能电池成为太阳能电池的一个重要分支，它的高效性、高灵活性和广泛的应用领域使其成为一种值得推广的绿色能源形式。

多晶硅薄膜的制备及其应用多晶硅薄膜是一种非常有用的材料，它可以用于太阳能电池、平面显示、半导体器件等很多方面。

本文的主要目的是介绍多晶硅薄膜的制备方法及其应用。

一、多晶硅薄膜的制备方法多晶硅薄膜的制备方法主要有两种：PECVD法和热解法。

PECVD法是一种化学气相沉积方法，它可以通过将硅源气体和掺杂气体引入反应室中，使其在被加热的硅衬底上反应生成多晶硅薄膜。

这种方法具有制备工艺简单、掺杂均匀等优点，但是薄膜的晶粒尺寸比较小，不能用于制备大尺寸的多晶硅薄膜。

热解法是一种热化学气相沉积法，它可以通过将硅源气体和掺杂气体引入高温反应室中，在高温下反应生成多晶硅薄膜。

这种方法具有制备大尺寸多晶硅薄膜的优点，但是硅源气体的流动性较差，容易导致薄膜表面的不均匀性。

二、多晶硅薄膜的应用多晶硅薄膜的应用非常广泛，下面将逐一介绍。

1、太阳能电池太阳能电池是利用太阳能将光能转化为电能的设备。

多晶硅薄膜可以作为太阳能电池的基底材料，也可以作为太阳能电池的掺杂层。

太阳能电池的效率主要取决于多晶硅薄膜的品质，因此，制备高质量的多晶硅薄膜对于太阳能电池的发展非常重要。

2、平面显示平面显示是指各种电子显示设备，如液晶电视、电脑显示器等。

多晶硅薄膜可以作为平面显示器的 TFT 电极材料，可以提高平面显示器的分辨率和亮度，同时可以降低 TFT 厚度和电极的电阻，提高平面显示器的性能。

3、半导体器件多晶硅薄膜可以作为半导体器件中的基底材料，并用于制备 MOS 器件、PN 结、金属硅接触等器件。

多晶硅薄膜的高晶界密度和低表面缺陷密度使其具有优异的电性能和微观结构，提高了半导体器件的性能。

4、其他应用多晶硅薄膜还可以用于 MEMS（微机电系统）、传感器、生物芯片、纳米器件等领域。

多晶硅薄膜作为微电子器件的材料具有广阔的应用前景。

三、多晶硅薄膜的未来发展方向随着新型移动终端、全息投影等技术的发展，对多晶硅薄膜的要求越来越高。

在未来的发展中，多晶硅薄膜需要进一步提高光电转换效率，降低生产成本，并探索多晶硅薄膜在其他领域的应用。