高效背结太阳电池技术及其发展

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%。

hjt、topcon、perc晶硅电池的技术原理HJT、TOPCon和PERC是目前晶硅太阳能电池中常见的三种技术原理。

这三种技术原理都是为了提高太阳能电池的效率和性能而发展出来的。

首先，HJT（Heterojunction with Intrinsic Thin layer）技术原理是一种异质结太阳能电池技术。

它的特点是在p-n结的两侧分别加上透明导电氧化物层，形成了一个p-i-n结构。

在这种结构中，p型和n型材料之间形成了一个内禀薄层，这个薄层能够有效地收集光生载流子，并将其输送到电极上。

由于HJT电池利用了异质结的优势，可以减少电池内部的电子复合现象，提高光电转换效率。

此外，HJT电池还具有较低的温度系数和较高的光谱响应，使得它在高温和弱光环境下都能保持较高的性能稳定性。

其次，TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）技术原理是一种隧道氧化物钝化接触太阳能电池技术。

它的特点是在p型衬底上形成了一层非晶硅薄膜，并通过氧化处理形成了一个隧道氧化物层。

这个隧道氧化物层可以有效地阻止载流子在p型衬底和n型掺杂层之间的复合，并且可以提高载流子的传输效率。

另外，TOPCon电池还采用了背面接触设计，可以减少光照面积上的电极遮挡，并提高光吸收效率。

这些特点使得TOPCon电池具有较高的开路电压和短路电流，从而提高了光电转换效率。

最后，PERC（Passivated Emitter and Rear Cell）技术原理是一种背面钝化接触太阳能电池技术。

它的特点是在p型衬底上形成了一个背面钝化层，并在n型掺杂层上形成了一个前面钝化层。

这些钝化层可以有效地减少表面缺陷和载流子复合现象，从而提高电池的开路电压和光电转换效率。

此外，PERC电池还可以通过调整背面钝化层的厚度和掺杂浓度来优化电池的性能。

由于PERC电池采用了背面接触设计，所以可以减少光照面积上的电极遮挡，并提高光吸收效率。

晶硅背接触太阳电池技术及发展晶硅背接触太阳电池，这名字听起来有点复杂是吧？但你稍微往深了想，就能发现这背后的技术其实超级炫酷。

简单来说，背接触太阳电池就是把太阳能电池的正负电极“藏”在了电池的背面，和传统的那种正负电极在电池表面的结构相比，它简直是有了“隐形”的超能力！嗯，你可以把它当作是太阳电池界的“黑科技”，看起来不太引人注意，但一旦投入使用，它的效果可真是让人大吃一惊。

大家都知道，传统的晶硅太阳电池大多是正负电极直接暴露在光照面上的，太阳光照射到表面后，电池内部的电子就开始活跃，从而生成电流。

这种设计虽然简单有效，但也有缺点——电极层会挡住一部分光线，导致电池的效率不能最大化。

你想想看，太阳能本来就那么宝贵，每一点光照都不容浪费。

于是，聪明的科学家们就开始琢磨，如何才能让电池更高效地利用每一束阳光。

这时，背接触太阳电池应运而生！它的核心创新就是把传统太阳电池中的电极都藏到了背面，直接把光照面腾出来，让更多的阳光照射到硅片上，减少了“遮挡”的浪费。

就像你在阳光下晒太阳，衣服穿得越少，晒得越透，吸收的阳光就越多；而太阳电池也是一样，电极一藏，光线照得更足，效率自然就提高了。

别小看这项技术，它的“背面操作”可是有大智慧的。

为什么呢？因为电池背面不仅可以增加光照的吸收量，还能减少一些不必要的损耗。

通常，电流经过电池的正负电极时，会有一些电阻损失，这就像你打篮球时，球碰到篮框就会“打铁”，这时候就失去了本该得分的机会。

而背接触太阳电池通过优化设计，把电流流动的路径缩短了，大大减少了这类损失。

结果呢，电池效率大幅提升，哪怕是在光照较弱的地方，也能照样跑得很快。

背接触技术不仅提升了效率，还让电池的外观变得更简洁。

你知道，很多人看重太阳能电池板时，往往不只是看它能产生多少电，还得考虑它是不是好看、耐用。

毕竟，现在的世界什么都要颜值啊。

背接触太阳电池的设计，不仅让光照利用更高效，还让电池看起来更加简洁美观，直接颠覆了人们对于“太阳电池外观”的传统认知。

N型高效单晶光伏电池技术目前P型晶硅电池占据晶硅电池市场的绝对份额。

然而，不断追求效率提升和成本降低是光伏行业永恒的主题。

N型单晶硅较常规的P型单晶硅具有少子寿命高、光致衰减小等优点，具有更大的效率提升空间，同时，N型单晶组件具有弱光响应好、温度系数低等优点。

因此，N型单晶系统具有发电量高和可靠性高的双重优势。

根据国际光伏技术路线图（ITRPV2015）预测：随着电池新技术和工艺的引入，N型单晶电池的效率优势会越来越明显，且N型单晶电池市场份额将从2014年的5%左右提高到2025年的35%左右。

本文论述了N型单晶硅及电池组件的优势，并介绍了各种N型单晶高效电池结构和特点，及相关技术发展现状和产业化前景。

1.引言由于晶硅太阳电池成熟的工艺和技术、高的电池转换效率及高达25年以上的使用寿命，使其占据全球光伏市场约90%份额。

理论上讲，不管是掺硼的P型硅片还是掺磷的N型硅片都可以用来制备太阳能电池。

但由于太阳能电池是基于空间航天器应用发展而来的，较好的抗宇宙射线辐照能力使得P型晶硅电池得到了充分的研究和空间应用。

技术的延续性使目前地面用太阳能电池90%是掺硼P型晶硅电池。

而且，研究还发现N 型晶硅电池由于p+发射结均匀性差导致填充因子较低，并且长期使用或存放时，由于发射结表面钝化不理想等原因电池性能会发生衰退。

另外，B2O3的沸点很高，扩散过程中始终处于液态状态，扩散均匀性难以控制，且与磷扩散相比，为了获得相同的方块电阻需要更长的时间和更高的温度，导致材料性能变差。

所以与在N型硅片上形成掺硼p+发射结在工业生产中比较困难。

然而，地面应用并不存在宇宙射线辐照的问题，而且随着技术的发展，原来困扰N型晶硅电池的发射结浓度分布、均匀性、表面钝化等技术难题已经解决。

随着市场对电池效率的要求越来越高，P型电池的效率瓶颈已越发明显。

N型晶硅电池由于其高少子寿命和无光致衰减等天然优势，具有更大的效率提升空间和稳定性，成为行业关注和研究的热点。

太阳能电池第一、二、三代发展进程目前的电池片技术绝大部分（大概96%）是硅晶技术，不管是PERC还是TOPCon，还是HJT都是基于硅晶材料。

他的优势是量产成本低，光电转换效率高，是市场主流技术。

还有部分（4%左右）是薄膜电池，包括碲化镉，铜铟镓硒，钙钛矿等技术。

但他的成本较高，光电效率低，所以量很少。

晶硅/薄膜电池技术路线：光电转化效率：HJT+钙钛矿，是行业趋势。

技术发展史：→ 第1代：铝背场BSF电池 (2017年以前)→ 第2代：PERC电池 (2017年至今)→ 第2.5代：PERC+/TOPCon（隧穿氧化钝化电池）→ 第3代：HJT电池（也叫HIT电池，俗称异质结电池，全称晶体硅异质结太阳能电池）→ 第4代：HBC电池(也称IBC，即叉指式背接触电池，可能潜在方向)→ 第5代：钙钛矿叠层电池 (可能潜在方向)。

材料发展史：第一代太阳能电池——以单晶硅、多晶硅为代表的硅晶太阳能电池。

目前这技术发展成熟且应用最为广泛，目前面对的问题是单晶硅太阳能电池对原料要求太高，以及多晶硅太阳能电池生产工艺过于复杂等问题。

第二代太阳能电池——薄膜太阳能电池，以CdTe、GaAs及CIGS为代表的的太阳能电池。

该技术与晶硅电池相比，优势在于所需材料较少且容易大面积生产，成本方面优势较明显。

第三代太阳能电池——基于高效、绿色环保和先进纳米技术的新型薄膜太阳能电池，如染料敏化太阳能电池（DSSCs）、钙钛矿太阳能电池（PSCs）和量子点太阳能电池（QDSCs）等。

钙钛矿电池钙钛矿是一类陶瓷氧化物，其分子通式为ABO3 ,呈八面体形状，结构特性优异；此类氧化物最早被发现，是存在于钙钛矿石中的钛酸钙（CaTiO3）化合物，因此而得名。

钙钛矿晶体的制备工艺简单，光电转换效率高，在光伏、LED等领域应用广泛。

钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），又被称作新概念太阳能电池，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池。

太阳能电池的发展历程与未来太阳能电池是一种利用太阳辐射能转化为电能的设备。

它起源于19世纪初期，在过去的两个世纪中，太阳能电池的技术不断更新换代，不断改进，现在已经成为一种非常重要的可再生能源。

太阳能电池的发展历程可以追溯到1839年，当时法国科学家贝克勒尔在实验中发现了光电效应。

光电效应是指当光线照射在物质表面时，会将光子的能量转化为电子能量，并使电子离开物质表面。

这是太阳能电池产生电能的基础。

在20世纪初期，人们已经开始尝试利用太阳能电池转化为可用的电能。

但是当时的太阳能电池技术非常不成熟，效率非常低。

直到上世纪60年代，太阳能电池的效率才有了很大的提高。

这是因为美国航空航天局在当时开始投入大量的资金进行研究，使太阳能电池技术得以迅速发展。

在1970年代初期，太阳能电池技术已经趋于成熟。

这时的太阳能电池已经被广泛应用于照明、计算机、通信和测量等领域。

在1980年代和1990年代，随着科技的迅速发展，太阳能电池的技术继续得到提升，效率不断提高。

同时，生产成本也不断下降，使得太阳能电池逐渐成为一种具有竞争力的可再生能源。

现在，太阳能电池已经成为一种非常重要的可再生能源。

在全球范围内，太阳能电池正在被广泛应用于发电、照明、制氢、热水等领域。

同时，太阳能电池的技术也在不断地进步和演进，不断提高效率，并降低成本。

未来，太阳能电池的发展将继续趋势。

随着科技的不断进步，太阳能电池的效率有望进一步提高。

与此同时，制造成本将会进一步降低，使太阳能电池更加具有竞争力。

预计在未来的几十年中，太阳能电池将成为全球最主要的能源之一，为人们提供更为可持续的能源解决方案。

在未来的发展中，太阳能电池技术还将有很多可能性。

例如，可以开发出更加有效的太阳能电池材料，使得效率更高、寿命更长；可以将太阳能电池安装在汽车、飞机和卫星上，为这些设备提供燃料；可以将太阳能电池与储能技术相结合，实现24小时不间断的电力供应等。

总体而言，太阳能电池的发展一直是一个不断迭代、不断改进的过程。

2022年太阳能电池技术进展盘点太阳能电池转换效率最新的世界纪录是多少？42.3%。

这是2022年10月6日，美国Spire半导体公司宣布的最新成果。

该公司研发的三结砷化镓（GaAs）太阳电池峰值效率达到了42.3%，聚光条件相当于406个太阳。

据悉，这款电池平台已经可以投入商业使用。

一般来说，太阳能电池的光电转换效率只有20%~30%。

在此之前的世界纪录是波音全资子公司Spectrolab在2022年8月生产出的一款试验电池，转换率达到41.6%。

2022年11月22日，另一项新纪录诞生。

Spectrolab宣布，其开发的最新型地面用太阳电池C3MJ+已经开头批量生产，该系列太阳电池的平均光电转换效率可达39.2%，这是目前已量产的太阳能电池中转换效率最高的。

多结太阳能电池通常用在聚光型光伏（CPV）应用方面。

在2022年，获得突破的不仅仅是多结太阳能电池，在太阳能技术进展的各个方面都获得了许多进展。

让太阳能电池捕获更多阳光提高太阳能电池转换效率是科学家永恒的课题。

目前，科研人员都在努力讨论提高有机薄膜电池效率的化学过程。

如日本秋田高校的讨论小组开发出了将紫外线转换成可视光、对可视光呈透亮状态的有机材料。

旨在使目前太阳能电池未能有效利用的紫外线能够用于光电转换，以此来提高转换效率。

据悉，将该材料涂布在非结晶Si型薄膜太阳能电池上时，转换效率比原来的数值提高了9％，用在转换效率为20％的太阳能电池上，有望实现22％的效率。

2022年还有许多从结构上提高效率的尝试。

如日本京瓷公司采纳先进方法形成高品质的微晶硅，叠加非晶硅层和微晶硅层的串联构造的薄膜硅太阳能电池实现13.8％的转换效率。

而多位美国科学家进行了通过增加表面吸光力量提高电池效率的尝试。

标准平板电池的问题在于，不论它是用有机还是无机材料制成的，部分阳光会通过反射损失掉。

为了削减这个损失，电池制造商将电池涂上了抗反射涂层，或者蚀刻电池的表面以增加光子汲取。

太阳能电池的工作原理和发展趋势太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置。

其作用原理是利用半导体材料中的电子在太阳光照射下，形成电子空穴对，在半导体材料中形成电场，使电子移动并形成电流。

太阳能电池具有清洁、无污染、可再生等特点，是未来发展的主要方向之一。

太阳能电池的工作原理太阳能电池采用半导体材料制成，其中含有元素硼和磷，形成P型和N型半导体材料。

当太阳光射到太阳能电池的表面时，光子产生兴奋态，使能级上的电子跃升到导带上，此时形成电子空穴对。

在半导体材料中，电子和空穴被强制分离，从而形成电场。

电子和空穴在经过载流子的作用下移动，形成电流。

这就是太阳能电池的工作原理。

太阳能电池的发展历程太阳能电池的发展经历了多个阶段。

20世纪50年代，太阳能电池的效率只有4%左右，成本昂贵。

60年代末期，太阳能电池的效率不断提高，出现了多种新的半导体材料。

1976年，美国斯普拉特公司推出了第一款高效率的太阳能电池，效率达到了15%。

1997年，德国企业推出的太阳能电池，效率高达32.3%。

太阳能电池的发展趋势目前太阳能电池的发展已经进入了高效型和低成本型太阳能电池的时代。

高效型太阳能电池是指可实现高效率的太阳能电池，主要针对核电站、航空航天等领域的应用。

而低成本型太阳能电池，则主要针对大规模应用领域，如建筑物、车辆、手机等。

在低成本型太阳能电池中，非晶硅、多晶硅、染料敏化太阳能电池等材料的开发和应用，已经成为当前太阳能电池发展的主要方向。

非晶硅太阳能电池是一种采用非晶硅材料制成的太阳能电池，其生产过程简单，成本低廉，可以更广泛地应用。

目前，非晶硅太阳能电池的效率可以达到10%以上。

多晶硅太阳能电池是一种采用多晶硅材料制成的太阳能电池，相比非晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池的效率更高，但生产成本也相应增加。

染料敏化太阳能电池是一种近年来兴起的新型太阳能电池，采用染料分子充当半导体材料，可以制成各种颜色、形状的太阳能电池，生产成本低廉，效率在10%左右。

太阳能电池的发展历程及未来展望太阳能电池是一种可以将太阳能转化为电能的器件，它作为一种绿色能源，具有很高的独立性和可再生性，因此备受人们的关注。

其实不止是我们现在，早在19世纪初，科学家们就开始研究太阳能电池了，下面我们一起来看一下太阳能电池经历了哪些发展历程，以及未来的展望。

太阳能电池的发展历程早在1839年，法国物理学家博克金创制了第一块太阳能电池，它是利用银化铜板和铂化铁板制成的。

但是当时的太阳能电池效率较低，只能转化极少量的太阳能。

从20世纪开始，太阳能电池逐渐进入实用化阶段。

1954年，美国贝尔实验室的三位物理学家提出了一种半导体材料硅的结构，便是我们现今常见的晶体硅太阳能电池的原型。

但那时这个原型效率远低于现代晶体硅太阳能电池，因此目前用普及的太阳能电池多采用多晶硅或非晶硅材料。

1960年代，太阳能电池效率提高到了10%以上，但是由于高昂的价格，太阳能电池仍在实验室阶段，没有商业化的前途。

直到1970年代，开始出现了大量的油价涨幅，太阳能电池得到了重新的关注和推广，尤其是在德国、日本等国，太阳能电池被广泛使用，而太阳能发电进入了商业化时代。

21世纪，太阳能电池的应用市场更加广泛，行业内应用各类的新技术，尤其是非晶硅太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的出现，使得太阳能电池效率都得到了极大提高，太阳能发电逐渐从高消费产业向普及型产业转变。

未来展望第一眼看上去，太阳能电池看似非常完美，不挥发、悄声无息，不需要供水、无需维护，但是实际上，它依然存在着一些问题，比如固定位置、光强、天气等限制。

因此，太阳能电池依然需要进一步的发展，以适应社会和环境的需要。

未来技术的展望主要有以下两个方向：1. 太阳能电池的效率提高太阳能电池效率的提高是科学家们一直在努力追求的目标，而钙钛矿太阳能电池的问世，这个问题有了一定的突破。

目前钙钛矿太阳能电池效率已经达到了20%以上，远高于多晶硅太阳能电池的13%左右，因此被认为是未来太阳能电池的发展方向之一。

太阳能电池板的工作原理及发展历程太阳能电池板是一种可以将自然光转换为电能的装置，它的原理是基于半导体的光伏效应。

当太阳光作用于半导体材料时，材料中的电子受到激发，从半导体材料中逸出，形成电流，这就是光伏效应。

太阳能电池板的制作需要选用合适的材料，常见的有硅、镓等半导体材料。

其中，硅是最常用的太阳能电池板材料，因为硅广泛应用于微电子学和信息技术领域，生产成本也较低。

而镓虽然具有更高的光电转换效率，但制作成本很高。

因此，目前市场上主要是硅基太阳能电池板。

太阳能电池板的发展历程可以追溯到19世纪初，当时法国科学家贝克勒尔偶然发现一种物质，他发现将这种物质置于阳光下，可以观察到电压随时间而变化的现象。

这个现象被称为光电效应，为太阳能电池的诞生奠定了基础。

20世纪50年代，美国贝尔实验室研制出了第一块太阳能电池板，这个研究成果引发了太阳能电池板的研究热潮。

随后，太阳能电池板技术得到了快速的发展，不断提高了转换效率和生产成本。

21世纪以来，随着全球对清洁能源的需求和环境保护意识的提高，太阳能电池板的应用越来越广泛。

现在，太阳能电池板的应用领域主要有两个方面：一个是小规模的民用太阳能电池板系统，用于家庭电力供应、高速公路和路灯照明、绿色通信等场景；另一个是大规模的商业化太阳能电池板系统，用于发电厂、船舶和太空探索等领域。

与此同时，太阳能电池板的性能和效率也不断提高，新材料和新技术的应用为其未来的发展带来了更大的可能性。

总之，太阳能电池板是一种非常有前途和潜力的能源装置，随着全球对清洁能源的需求不断增长，它的应用前景也会不断广阔。

使用太阳能电池板不仅可以减少环境污染、降低能源消耗，还可以降低人们的能源消费成本，因此应该继续鼓励和支持太阳能电池板的研发和应用。

前瞻晶体硅太阳能电池未来产业化——高效N型背结前接触和背结背接触晶体硅太阳能电池编辑陈晨张巍贾锐张代生邢钊发表于：2012-11-05 来源：中国科学院微电子研究所太阳能电池研究中心摘要：Solarbe(索比)光伏太阳能网讯：摘要文章综述了N型背结背接触和背结前接触晶体硅太阳能电池的研究和产业化的最新进展。

从原理上阐述了N型背结背接触电池高效率的原因。

从研究的角度，综述和点评了国际上个研究小组在N型背结前接触晶体硅电池方面的研究工作。

论述了丝网印刷Al烧结法制备N型背结背接触电池方面的研究进展。

关键词：N型晶体硅，背结背接触，背结前接触，丝网印刷Al烧结，太阳能电池0 引言截至目前，世界上量产转化效率超过20%的电池有两种，均制备在磷(P)掺杂的N型单晶硅衬底上。

2010年，美国SunPower公司的D. D. Smith 等人成功实现了面积为125×125 mm 2 的N 型背结背接触(Back-junction Back-contact)单晶硅太阳能电池，其转化效率高达24.2%。

这成为了目前世界上量产效率最高的晶体硅电池结构之一。

另一种N 型电池是日本Panasonic公司的HIT(Hetero-junction Intrinsic Thin-film)电池，量产转化效率为23%。

展望未来，转化效率超过20%的N型晶体硅电池已成为传统晶体硅太阳能电池的发展趋势，是当今国际研究和产业化的前沿。

本文旨在综述N型背结背接触和背结前接触晶体硅太阳能电池的研究和产业化的最新进展。

从原理上阐述N型背结背接触电池高效率的原因。

从研究的角度，综述和点评了国际上个研究小组在N型背结前接触晶体硅电池方面的研究工作。

论述了Al推进法制备N型背结背接触电池方面的研究进展。

采用成本和效率两个衡量标准考量这一技术方案的应用前景。

并对未来进一步提高N型晶体硅电池的转化效率给出了建议。

1 N 型背结背接触晶体硅电池高转化效率机理首先，与掺硼(B)的P型晶体硅材料相比，掺磷(P)的N型晶体硅材料具有如下优势：（1）N型材料中的杂质（如一些常见的金属离子）对少子空穴的捕获能力低于P型材料中的杂质对少子电子的捕获能力。

超高效率太阳电池−从爱因斯坦的光电效应谈起文/蔡进译本文将介绍并讨论光电效应与光伏特效应的关系，和他们在太阳电池的应用。

并将针对现在还在研发阶段的超高效率太阳电池，做一简单、深入且广泛的介绍。

一、前言一般而言，只要提起爱因斯坦这位家喻户晓的伟大人物，一般人就会马上联想到相对论。

至于其特殊相对论所提到的想法，譬如说，若物体跑的越快，则时间变的越慢，长度变的越短，和重量变的越重，更是令一般人深感迷惑。

而爱因斯坦最有名的公式E = mc2和他个人与原子弹的发展之种种瓜葛，更足以说明他在二十世纪的历史地位。

一般咸认，二十世纪物理发展有二个最重要的指标：量子力学和相对论。

量子力学是一群物理学家的集体创作，而相对论却可以说大部分是爱因斯坦个人的智慧结晶。

有趣且费解的是，在1921 年诺贝尔物理奖颁给爱因斯坦的理由，主要是他在光电效应的贡献，却没有只字提到相对论。

当然光电效应是跟量子力学有关，也就是说，当时诺贝尔物理奖单位认为爱因斯坦在量子力学的贡献是远大于他的相对论。

这是因为在当时，有些人还是不能接受爱因斯坦相对论，甚至有人还写一本书【一百个反对爱因斯坦的理由】，当然爱因斯坦还是以他一贯充满智慧的言语予以响应说“假如我是错的，一个理由就够了”。

同样的，直到现在，或许有人对于诺贝尔奖颁给爱因斯坦主要是他在光电效应的贡献，却没有只字提到相对论，仍觉不可思议。

但是若从光电效应及其后续所衍生的相关应用−太阳电池，其对目前人类的实质的贡献，还可能是远远大于相对论，我们可以说，诺贝尔奖单位还真是有难得胡涂的先见之明。

本文将对太阳电池，尤其是现在还在研发阶段的超高效率太阳电池，做一简单、深入且广泛的介绍。

二、光电效应与太阳电池光电(photoelectric)效应是在1887年由Heinrich Hertz实验发现的。

而在1905年，爱因斯坦使用光子(photon)的概念，在理论上予以成功的解释。

光电效应一般而言是描述光子射到金属表面，金属内的电子吸收足够的光子能量，离开金属，成为真空中的自由电子。

TOPCON电池技术分析2020晶硅电池技术-sw目录CONTENTS 01Topcon技术介绍02Topcon技术难点03Topcon发展方向04 LPCVD技术分享05 电池技术知识分享01Topcon技术介绍采用超薄介质薄膜将金属和半导体隔离，钝化硅片表面，同时薄膜超薄，可实现载流子的隧穿效应以保证载流子的传导。

这种技术被称为钝化接触技术。

起源：隧穿氧化层钝化接触（ tunnel oxide passivated contact， TOPCon）太阳能电池 ，是 2013 年在第 28 届欧洲 PVSEC 光伏大会上德国 Fraunhofer太阳能研究所首次提出的一种新型钝化接触太阳能电池，电池结构图如图1所示.首先在电池背面制备一层 1 ～ 2nm 的隧穿氧化层，然后再沉积一层掺杂多晶硅，二者共同形成了钝化接触结构，为硅片的背面提供了良好的界面钝化。

1—金属栅线；2—p+ 发射极；3—钝化薄膜；4—coatig：减反射膜；5—超薄隧穿氧化层（ SiO2）；6—金属化；7—磷掺杂多晶硅层最高效率（Fraunhfer 25.7）：隧穿原理选择性钝化接触技术允许一种载流子通过；阻止另一种载流子输运钝化接触的质量可以由公式来定义：选择性参数:S10接触电阻： ρc复合参数： J0热电压(thermal Voltage): Vth 通过S10可以计算电池的极限效率隧穿原理选择性钝化接触技术具有局部针孔的n+型多硅/硅结的简图隧穿原理选择性钝化接触技术TOPCon太阳电池技术具有最高的极限效率Topcon隧穿原理选择性钝化接触技术•传统的金属接触•钝化接触不同隧穿层材料对于界面化学钝化及电荷场钝化的特性02Tocpon技术难点主要有隧穿层制备，poly及掺杂制备，BRL去除及金属化等。

1.经典topcon技术路线介绍天合 REC 林洋 中来1.TOPCON电池对于硅基材料的要求N型材料的优势：• N型材料较低的金属杂质敏感度• 不存在硼氧对缺陷• 更高的寿命挑战：• 硼扩散的高温工艺• 对氧敏感，产生氧致同心圆缺陷• N型电池片良率较低2.技术难点-TunnelOxideSTEP 1STEP 2STEP 3STEP 4热氧化法氧气高温下与硅基底反应；化学钝化效果好； 厚度均匀性控制难度较高湿化学法沸腾的HNO3/H20(68%wt)；共沸物，反应过程中化学组成基本不变，可长时间使用；生长厚度具有自限制特点，工艺更好控制PECVD钝化效果较差；厚度均匀性不易控制； 生长速度快准分子源干氧（excimer source） 准分子发射波长为172 nm的单色紫外光；分解环境大气的分子氧（O2）。

太阳能电池的原理和未来太阳能电池是一种可再生能源，它能够利用太阳能将光能转化为电能。

它是一种光电转换装置，以半导体材料为基础制成，通过太阳能照射时，光子会激发出电子并形成电流的现象。

太阳能电池在很多领域都有应用，如航天空间探索、通讯设备、光伏发电等，可以帮助我们实现能源的清洁化和可持续发展。

太阳能电池的原理是光电效应，即将光能转化为电能的过程。

当光子照射到半导体材料表面时，会激发出材料内部的光电子，使它们从原来的能级跃迁到更高的能级，形成自由电子和空穴。

自由电子和空穴在半导体材料内部移动，形成电流，并在半导体的两端形成电势差，从而驱动电路中的电器工作。

太阳能电池的构造由n型半导体和p型半导体组成，中间隔着p-n结。

n型半导体中的电子数量多，电荷为负；p型半导体中的空穴数量多，电荷为正。

p-n结处形成电势差，当太阳能照射到p-n结处时，这个电势差就会产生电流，从而转化为电能。

太阳能电池具有很多优点，如清洁环保、可再生、长寿命、无噪音、低成本等。

此外，它也存在一些缺点，如受天气影响、需要用大面积的太阳能板来收集太阳能、转换效率较低等。

但是随着太阳能电池技术的不断创新和发展，这些问题也会逐渐得到解决。

在未来，太阳能电池的应用前景非常广泛。

首先，在能源领域，太阳能电池可以被广泛应用于发电、储能、建筑集成等方面。

其次，在交通运输领域，太阳能电池也可以应用于汽车、船舶、飞机等各种交通工具的动力系统，减少对传统燃料的依赖。

再次，在农业领域，太阳能电池也可以被用于农业灌溉、农村电解水、农村电网建设等方面，提高生产效率和农村发展水平。

最后，在医疗领域，太阳能电池可以被应用于医疗器械和设备，使其具有更加方便和便携性。

除了上述应用领域，太阳能电池也将为人类的生活带来更多的便利和创新，这需要我们的科研工作者加强对太阳能电池技术的研究和开发，创造更高效、环保、耐用的太阳能电池产品。

同时，政府和社会各界也应该加强合作，共同促进太阳能电池产业的可持续发展，推动太阳能电池技术的推广和应用。

perc电池标准摘要：1.概述PERC电池技术背景及优势2.详述PERC电池的工作原理与结构3.分析PERC电池在光伏产业的应用及前景4.探讨PERC电池在我国的发展现状与挑战5.提出PERC电池发展的建议和策略正文：一、概述PERC电池技术背景及优势PERC（Passivated Emitter and Rear Cell）电池，即被动化发射层和背接触电池，是一种高效太阳能电池。

它是在晶体硅太阳能电池基础上，通过在背面涂覆一层特殊的材料，实现对电池背面进行被动化处理，从而降低表面复合速度，提高电池的开路电压和短路电流，进一步优化电池的性能。

二、详述PERC电池的工作原理与结构PERC电池的工作原理与传统晶体硅太阳能电池类似，都是利用光生电子与空穴在p-n结内部产生电动势。

不同的是，PERC电池在背面增加了被动化层，降低了表面复合速度，减少了光生电子与空穴的复合，提高了电池的转换效率。

PERC电池的结构主要包括以下几个部分：1.正面：掺杂硼的p型硅片；2.背面：被动化层、反射层、减反层等；3.接触层：金属栅线；4.电极：正负极引出线。

三、分析PERC电池在光伏产业的应用及前景随着光伏产业的快速发展，PERC电池技术在我国得到了广泛应用。

据统计，2019年我国PERC电池产量已占全球市场份额的70%以上。

PERC电池因其高转换效率、较低的生产成本等优势，成为目前光伏产业主流的技术之一。

未来，随着技术的不断进步，PERC电池的转换效率还有很大的提升空间。

此外，双面PERC、半片PERC、N型PERC等新型PERC电池技术也将逐渐成熟，为光伏产业带来更高的效率和更低的成本。

四、探讨PERC电池在我国的发展现状与挑战近年来，我国PERC电池产业发展迅速，但同时也面临一些挑战：1.产业链配套不完善：虽然我国PERC电池产量占据全球市场份额较大，但部分关键原材料和设备仍依赖进口，产业链配套有待进一步完善。

2.技术研发投入不足：与国外企业相比，我国PERC电池企业在研发投入和技术创新方面存在一定差距，导致产品性能和品质相对较低。

引言1839年，法国Becqueral第一次在化学电池中观察到光伏效应。

1876年，在固态硒（Se）的系统中也观察到了光伏效应，随后开发出Se／CuO光电池。

有关硅光电他的报道出现于1941年。

贝尔实验室Chapin等人1954年开发出效率为6％的单晶硅光电池，现代硅太阳电池时代从此开始。

硅太阳电他于1958年首先在航天器上得到应用。

在随后10多年里，硅太阳电池在空间应用不断扩大，工艺不断改进，电他设计逐步定型。

这是硅太阳电池发展的第一个时期。

第二个时期开始于70年代初，在这个时期背表面场、细栅金属化、浅结表面扩散和表面织构化开始引人到电池的制造工艺中，太阳电池转换效率有了较大提高。

与此同时，硅太阳电池开始在地面应用，而且不断扩大，到70年代未地面用太阳电池产量已经超过空间电池产量，并促使成本不断降低。

80年代初，硅太阳电他进入快速发展的第三个时期。

这个时期的主要特征是把表面钝化技术、降低接触复合效应、后处理提高载流子寿命、改进陷光效应引入到电他的制造工艺中。

以各种高效电池为代表，电池效率大幅度提高，商业化生产成本进一步降低，应用不断扩大。

在太阳电他的整个发展历程中，先后出现过各种不同结构的电池，如肖特基（Ms）电池，M1S电池，MINP电他；异质结电池（如ITO（n）／Si（p），a-Si／c-Si，Ge／Si）等，其中同质p-n结电池结构自始至终占主导地位，其它结构对太阳电他的发展也有重要影响。

以材料区分，有晶硅电池，非晶硅薄膜电池，铜钢硒（CIS）电池，磅化镐（CdTe）电池，砷化稼电他等，而以晶硅电池为主导，由于硅是地球上储量第二大元素，作为半导体材料，人们对它研究得最多、技术最成熟，而且晶硅性能稳定、无毒，因此成为太阳电池研究开发、生产和应用中的主体材料。

1 晶硅电他的技术发展1．1地面应用推动各种新型电池的出现和发展晶硅电池在70年代初引入地面应用。

在石油危机和降低成本的推动下，太阳电池开始了一个蓬勃发展时期，这个时期不但出现了许多新型电池，而且引入许多新技术。