太阳能光伏电池的制备与性能研究

PERC太阳能电池生产工艺研究

摘要：1983年，澳大利亚的一位科学家马丁.格林提出了 PERC (Passivated

Emitter and Rear Cell)，并将其应用于新一代太阳电池中。相对于传统太阳电池，PERC太阳电池多了三个制备过程，将给其制备技术和制备过程带来巨大变化。本文以流水线试验为基础，探讨了影响PERC太阳电池制造的几个主要技术环节和关键技术，介绍了PERC太阳电池的组成、制作技术，并与传统的PERC太阳电池相比，其优点是具有明显的优越性。以期对PERC太阳电池制造有一定的借鉴意义。

关键词：PERC；太阳能电池；工艺研究

引 言

PERC太阳电池是一种基于晶硅太阳电池的新型晶硅太阳电池，PERC型太阳电池只需要在产线上多加三道工序就可以了，不仅可以方便地改造，而且还可以显著地提高太阳电池的光电转化效率，所以PERC型太阳电池是当前最流行的一种新型太阳电池。对其批量制造技术的深入研究，对其规模化制造有着十分重要的指导意义。

一、太阳能电池研发生产现状

目前，国内光伏市场上销售的主要是单晶硅。但是，在生产单晶硅电池的过程中，需要消耗大量的能源，一些专家更是直言不讳，说出了单晶硅电池所产生的能源，要比单晶硅所转化的太阳能资源要多得多，因此，他们认为单晶硅没有使用价值。有研究表明，当单晶硅的使用年限超过10年时，其捕捉太阳能的能量才会超过生产时所消耗的能量。单晶硅的制备方法是用石英砂融化后，再进行拉丝，就能得到，其全流程能耗高，产生的毒害物多，污染环境。

二、组件中的主要缺陷分析及改进措施 太阳能转化为电能的过程中，大部分都是利用光电转换来实现的，所以它的使用寿命在很大程度上取决于组件包装的品质。芯片最根本的特征就是脆弱，被损坏的电池单元会对电池板的输出功率和使用寿命产生直接的影响，极大地降低了电池组件的可靠性。

（一）断栅

栅极断裂导致器件的电流效率下降，对器件的频谱特性有较大影响，器件的光电转化效率显著下降。如果在叠层过程中没有将栅极的电池片分离出来，那么在叠层过程中，电池片的叠层过程结束后，将会沿栅线发生严重的栅极断裂。在发生断网情况下，必须将有关的不良情况及时报告给制造部门，并对原料比例进行适当的调整，并在必要时进行网版的调整。电池组的分拣工作必须更加专业，并使有关的制造过程标准化。

收稿日期作者简介郑宗慧(),男,机械与自动化工程学院5335班学生。文章编号:1671-7333(2008)02-0153-04新型太阳能电池板的研究郑宗慧,崔　琦,黄　玲,咸峥毅(上海应用技术学院机械与自动化工程学院,上海　200235)摘要:　传统的太阳能电池主要有硅系能电池和化合物薄膜电池。二氧化钛(锐钛矿型二氧化钛),作为一种新的光催化剂,以其特有的功能,备受青睐。通过实验研究该类太阳能电池在各种条件下的工作状态与发电效率,使其能最大程度的利用太阳能源,以缓解人类对于传统能源的过度开发,具有很大的社会价值和使用性。关键词:　太阳能电池;光催化剂;二氧化钛中图分类号:TM923 文献标识码:AAResearchonNewSolarCellBoardZHENGZong2hui,CUIQi,HUANGLing,XIANZheng2yi(SchoolofMechanicalandAutomationEngineering,ShanghaiInstituteofTechnology,Shanghai200235,China)Abstract:Thetraditionalsolarcellisthesiliconsolarcellandthecompoundthinfilmsolarcell.Asanewphotocatalyst,titaniumdioxide(anatasetitaniumdioxide)isnowlookeduponwithfavourforitsmagicalfunction.Experimentsprovethatthistypeofsolarcellworksasefficientlyasthegeneratorinallcondi2tions.Thisarticleattemptstomaximizetheuseofsolarenergyandalleviatetheoverdevelopmentoftradi2tionalenergy,whichwouldbeofgreatsocialvalueandpracticality.Keywords:solarcell;photocatalyst;titaniumdioxide 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量,太阳能资源从根本上讲就是太阳的辐射能。在人类对未知世界的不断求索的过程中,我们开始发现太阳辐射能不仅具有含量巨大的特点,其总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,太阳能到达地面的能量高达80万kW/s,假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达(5.6×1012)kWh,相当于目前世界上能耗的40倍;而且,它具有清洁、环保、价格低廉、可再生的优点,可谓是人类的生活宝库,是我们取之不尽的能量的源泉。太阳能电池的本质是将太阳的辐射能转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,来推动负载工作。而评价该电池板质量的好坏主要是在于它带负载能力的高低、储存能量的多少。在太阳能电池板的开发过程中最重要的问题是要开发出性价比高的电池。目前中国乃至世界在制作太阳能电板时一般都采用价格昂贵的硅材料,高昂的价格使得太阳能电板不能被广泛的运用。利用二氧化钛制作太阳能电池板的想法是新颖的。通过实验来证明二氧化钛这种价格低廉的材料也可以制作出具有一定第8卷　第2期2008年6月 上海应用技术学院学报JOURNALOFSHANGHAIINSTITUTEOFTECHNOLOGYVol.8No.2　Jun.2008

太阳能电池的技术发展及应用

太阳能电池是目前最为环保、最为高效的一种绿色能源，其技术一直在不断发展和改进，应用也越来越广泛。对于推动我国可再生能源发展，促进国家节能减排，具有十分重要的意义。本文将从太阳能电池的历史发展、技术原理、应用及前景等方面进行探讨。

历史发展

早在1839年，法国科学家贝克勒尔就发现了太阳能电池效应，但一直未能实现应用。20世纪50年代，瓦特发明了第一个具有实用性的太阳能电池，仅仅只有4%的转化效率。此后，太阳能电池技术得以飞速发展。20世纪70年代，随着日益加强的环保意识，太阳能电池开始得到广泛关注，尤其在应用于宇航领域中，成功地应用于阿波罗11号登月计划，并使得这次任务圆满完成。80年代，太阳能电池已经开始被大面积应用于通讯、测量、导航、农业灌溉、车载电器、机器人等新兴领域。

技术原理

太阳能电池是将太阳能光线直接转化为电能的装置。它利用了半导体物理特性，使得在半导体中受光的电子能够跃迁到导带，并形成电荷。通俗的说，太阳能电池的工作原理就类似于照相机，只不过后者是将光线转换成影像信号，而前者则是将光线转换成电能。太阳能电池的核心是太阳能电池芯片，它是由两层不同掺杂电荷的半导体材料（通常是硅）组成，并且在这两层之间形成PN结。中午阳光映照在太阳能电池的硅晶片上，电子通过PN结后进入电路，产生电流，这就是太阳能电池的发电原理。在不断地研究和实践中，太阳能电池芯片不断进行优化和改进，使得其效率得以不断提高。

应用及前景

随着逐渐逐渐成熟和完善的太阳能电池技术，其应用范围越来越广泛，并且产业不断壮大。太阳能电池在国家发展战略中扮演着越来越重要的角色。首先，在地面上，太阳能电池已经成功应用于电力领域中，既可用于居民家庭储能，又可以为城市电网制造新的绿色能源；其次，在农业领域，太阳能电池也得到了广泛应用，可用于提供动力，为相对无电区域的农民们提供基础能源；再者，在工业领域，太阳能电池可以应用于工地施工、仿生机器人和无人机等领域，为其提供必要的动力支持。未来，太阳能电池的应用范围还将不断拓展，随着太阳能电池技术的不断进步，推动着整个太阳能电池行业的持续发展。

新型有机太阳能电池的研究与应用

随着能源需求的不断增长，传统的化石燃料已经越来越不足以支撑人类社会的发展。因此，寻找可再生能源已经成为了人类社会的一项重要任务。在这其中，太阳能能够被广泛利用，而新型有机太阳能电池则是应用较为广泛的一种太阳能集成技术，本文将对新型有机太阳能电池的研究与应用进行探讨。

一、有机太阳能电池的基本原理

有机太阳能电池（Organic solar cell，OSC）是一种利用有机半导体材料将太阳能转化为电能的器件。其基本原理与传统沿用至今的硅能够利用太阳能转化为电能的PV电池有所不同。有机太阳能电池的成功建立基于拓扑有序聚合物的发展。利用一种名为聚合物刀片-热熔胶的方法，先把高分子溶液铺在一块石墨的表面上，然后将热熔胶平坦地涂覆在聚合物涂层之上。通过先在平面上切割出需要的几何形状，然后将这个平面在另一个石墨上进行转移，这样高能量的电荷就会在受光的表面上产生。

二、有机太阳能电池的主要组成部分

有机太阳能电池主要由电子受体和电子给予体组成。电子给予体和电子受体之间的界面形成了高能电子。当太阳光轰击在这个区域的时候，电子被激发成为了高能电子，其在材料内部能自由移动。这样，电子向外流动，就会形成电子流。电子受体一般为聚合物，唯一的功能就是接受电子。而电子给予体，比较常见的是含有碳和氢的化学化合物。

三、有机太阳能电池的应用前景

有机太阳能电池主要应用在小型充电器、柔性电子纸、车顶太阳能板等小型的充电场景，同时其具有轻型化、薄型化的特殊性，因此被广泛应用于室内家居、户内应急照明、户外野营等情境。然而，要实现正式出厂生产，电池的工艺还需要不断改进，颜色的改变可能也会带来改变，但这一领域的前景非常广阔。

四、有机太阳能电池的前景和发展方向

有机太阳能电池这一领域还有很多发展的潜力，如提高电池功率和转换效率，扩大应用范围等等。在研究人员不断的努力下，太阳能电池不断有所进步。该领域研究的主要发展方向有：