毕业论文--太阳能电池的发展及晶体硅电池片的概述

第二节晶体硅太阳电池技术的发展2.1 简介尽管硅太阳电池的.历史可以追溯到20世纪60年前硅双极性器件刚开发的时期，但直到80年代末、90年代初，太阳电池技术才得到高速发展。

现阶段无论是电池理论的研究还是实验室研制的电池性能的研究，都取得了很大的进展，电池性能已经提高到以往难以想象的水平。

目前实验室单晶硅和多晶硅电池的光电转换效率已经分别达到25%和20.5%，远远高于过去认为20%的极限值。

硅太阳电池的设计和对硅材料的要求都不同于其他的硅电子器件。

为了获得高转换效率，不仅要求表面有理想的钝化，同时也要求体材料特性均匀、高质量。

这是因为较长波段的光必需穿过几百微米的硅层后才被完全吸收，而由这些波长的光所产生的载流子必须要有较长的寿命才能被电池收集。

本节主要回顾硅太阳电池发展的历史，讨论现代电池设计的特点以及概括未来可能实现的电池性能改进的方向。

2.2 早期的硅太阳电池最早的晶体硅电池起源于硅在点接触整流器中应用的研究。

早在1874年金属接点和各种晶体接触的整流特性就为人所知了。

在无线电发展的早期，这种晶体整流器普遍用作无线电接收器的探测元件。

但是，随着热电子管的普及，除了在超高频领域，晶体整流器已经被替代。

实践证明，最恰当的方法是钨接点与硅表面的接触。

该发现对提高硅的纯度和对硅特性的进一步研究起到了推动作用。

贝尔实验室的Russell Ohl在研究纯硅材料的融熔再结晶时，意外发现在很多商用高纯硅衬底上生长出的多晶硅锭显示了清晰的势垒。

这种“生长结”是重结晶过程中杂质分凝的产物。

Ohl还发现，当样品受光照或加热时，结的一端会产生负电势，而另一端必须在加负偏压时，才能降低电阻使电流通过“势垒”，这个现象导致了pn结的诞生。

加负压的这一端材料被称为“n型”硅，相反的一端则称为“p型”硅。

这一初步实验很明确地显示了施主杂质和受主杂质在pn结特性中各自的掺杂效果。

1941年，首个基于这种“生长结”的光伏器件被报道。

单晶硅太阳能电池技术的研究与发展一、引言太阳能电池作为绿色能源的代表之一，已经成为当前世界各国科学技术发展的热点和重点研究的对象。

其中，单晶硅太阳能电池技术因为其高效、可靠、稳定、长寿命等优点，已经成为主流的太阳能电池技术之一。

本文主要介绍了单晶硅太阳能电池技术的研究与发展。

二、单晶硅太阳能电池的基本原理单晶硅太阳能电池是太阳能电池中最常见的一种，它的基本原理是利用半导体材料与阳光的相互作用产生光生电效应，将太阳能转化成电能。

具体地说，当阳光照射到单晶硅太阳能电池的P-N结区域时，电子从半导体的价带跃迁到导带中，形成电子空穴对，同时，在P-N结区域内形成一个电场，使得电子、空穴在电场力下分别向N型、P型半导体集结，然后通过电路输出直流电能。

三、单晶硅太阳能电池的制造工艺1.单晶硅锭生长单晶硅锭生长是单晶硅太阳能电池制造的第一步，生产单晶硅锭所需的原料为硅源、掺杂原料和能源。

将这些原料混合后，通过高温熔解、晶核种植、拉晶和切割步骤，得到高纯度的单晶硅锭。

2.硅片制备将单晶硅锭研磨压成圆形、平整的硅片，然后通过化学氧化、扩散、光刻、蚀刻和金属化等步骤，制造出单晶硅太阳能电池的芯片。

3.电池片组装将单个单晶硅太阳能电池片组装成整块电池板，然后通过系列接线、密封、贴膜、填充树脂和包装等步骤，完成整体制造。

四、单晶硅太阳能电池的特点1.高效特性单晶硅太阳能电池的光电转换效率可以达到20%以上，较其他太阳能电池技术有更高的能量利用率和转化效率。

2.稳定性好单晶硅太阳能电池主要成分是硅，硅在太阳辐射下稳定性好，在高温、高湿度、长期使用等条件下，能保持较好的性能。

3. 寿命悠长单晶硅太阳能电池的寿命长达30年以上，在确定的使用条件下能够长期稳定输出电能。

五、单晶硅太阳能电池的应用前景单晶硅太阳能电池因为性能优良与可靠性高，已经在各领域得到了广泛应用。

它适用于太阳能发电、光伏路灯、太阳能电池板、太阳能电池组等领域，特别是在家庭和商业应用方面，如家庭光伏系统、储能系统、电动汽车等，具有广泛的市场前景。

晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。

【摘要】晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池是目前主流的太阳能电池技术。

晶体硅太阳能电池采用单晶硅或多晶硅制成，具有高转换效率和较长寿命的特点，广泛应用于家用光伏发电系统和大型光伏电站。

制造成本高和生产过程能耗大是其主要缺点。

薄膜太阳能电池利用薄膜材料制成，具有灵活性和轻便性，适用于建筑一体化等特殊场景。

但是转换效率较低，使用寿命短。

比较晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池的效率、成本、适用场景等方面可见各有优劣。

未来，随着技术的进步和成本的下降，晶体硅和薄膜太阳能电池将继续发展，为清洁能源产业注入新动力。

【关键词】晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、原理、特点、应用、优缺点、比较、发展前景、总结。

1. 引言1.1 太阳能电池简介太阳能电池，也称为光伏电池，是一种能够将太阳能转化为电能的设备。

它是利用半导体材料的光电效应将太阳辐射直接转换为直流电的装置。

太阳能电池是清洁能源中的重要组成部分，具有环保、可再生和低碳的特点。

太阳能电池的核心部件是光伏电池片，其主要材料包括硅、硒化镉、铜铟镓硒等。

目前市场上主要有晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池两类。

晶体硅太阳能电池具有较高的转换效率和稳定性，是目前主流的太阳能电池技术；而薄膜太阳能电池则具有柔性、轻便和生产成本低的优势。

太阳能电池的应用领域广泛，包括家用光伏发电系统、工业和商业用途，以及航天航空领域等。

随着太阳能产业的快速发展，太阳能电池的效率和成本不断提升，未来将在能源领域扮演越来越重要的角色。

1.2 晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池介绍晶体硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池技术之一。

它由大面积的单晶硅或多晶硅材料组成，通过将硅材料加工成光伏电池片并组装成电池组，从而将太阳能转化为电能。

晶体硅太阳能电池具有转换效率高、稳定性好、寿命长等优点，被广泛应用于屋顶光伏发电、太阳能光伏电站等领域。

薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池技术，采用薄膜材料作为光伏电池片，相比于晶体硅太阳能电池，薄膜太阳能电池具有重量轻、柔软性好、制造成本低等优点。

生活中的功能材料——单晶硅太阳能电池研究及发展一、引言随着人类社会的不断发展，人与自然的矛盾也愈来愈突出。

目前全世界范围面临的最为突出的问题是环境与能源．即环境恶化和能源短缺。

人类的主要传统能源( 石油、煤炭、天然气) 的储存量是有限的，且对环境有污染，所以节能环保型能源的开发和利用迫在眉睫。

这个问题当然要通过各国政府采取正确的对策来处理。

发展新能源材料及相应的技术，将是解决这一些问题最为有效的方法之一。

太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。

事实上近年来人们对太阳能材料的研制和利用，已显示了积极有效的作用。

这一新型能源材料的发展．既可解块人类面临的能源短缺问题，又不造成环境的污染。

从50年代的硅电池，60年代的G a A s 电池，70年代的非晶硅电池，80年代的铸造多晶硅电池，到90年代的I I一Ⅵ化合物电池的开发和应用，到现今有机聚合物太阳电池和纳米结构太阳电池的研究开发，构成了太阳能光电材料和器发展的历史脚印。

目前太阳能电池材料主要是单晶硅、多晶硅和非晶硅电池。

硅太阳能电池中以单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。

二、单晶硅太阳电池的生产制备工艺（一）、基本结构（二）、太阳能电池片的化学清洗工艺切片要求：①切割精度高、表面平行度高、翘曲度和厚度公差小。

②断面完整性好，消除拉丝、刀痕和微裂纹。

③提高成品率，缩小刀(钢丝)切缝，降低原材料损耗。

④提高切割速度，实现自动化切割。

具体来说太阳能硅片表面沾污大致可分为三类：1、有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合兆声波清洗技术来去除。

2、颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或兆声波清洗技术来去除粒径≥ 0.4 μm颗粒，利用兆声波可去除≥ 0.2 μm颗粒。

3、金属离子沾污：该污染必须采用化学的方法才能将其清洗掉。

硅片表面金属杂质沾污又可分为两大类：（1）、沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。

晶硅单结电池-概述说明以及解释1.引言1.1 概述晶硅单结电池是一种基于晶体硅材料制造的太阳能电池，它利用光的能量转化为电能。

晶硅单结电池具有高效转化太阳能的特点，被广泛应用于太阳能发电系统中。

晶硅单结电池的工作原理基于光电效应。

当光线照射到晶硅单结电池的表面时，光子会激发晶体硅中的电子。

这些被激发的电子会从材料中释放出来，并在电场的作用下形成电流。

通过将两个不同掺杂的硅层连接在一起，形成一个p-n结。

当光子通过p-n结时，会产生电子和空穴对，并形成电流。

这样，晶硅单结电池就能将太阳能转化为电能。

制备晶硅单结电池的方法具有一定的复杂性。

首先，需要选择高质量的硅材料作为基底。

然后，通过在硅基底上加热和涂覆一层掺杂层，形成p-n结。

接下来，使用电子束蒸发或物理气相沉积等技术，在硅基底上镀上金属电极，以提供电流的输出通路。

最后，通过对制备好的晶硅单结电池进行分选和封装，保证其性能和稳定性。

晶硅单结电池在太阳能领域具有广泛的应用前景。

它可以作为光伏组件，广泛应用于屋顶太阳能发电系统、太阳能道路照明系统、太阳能灯饰等领域。

由于其高效能转换和长时间稳定工作的特点，晶硅单结电池也被用于航天器、卫星等领域的能源供应。

对于晶硅单结电池的展望，人们正在不断研究改进其制备工艺和提高其转换效率。

还有一些新型太阳能电池技术的出现，如多晶硅电池、钙钛矿太阳能电池等，对晶硅单结电池提出了一些竞争。

然而，晶硅单结电池作为已经商业化和应用广泛的太阳能电池技术，预计仍将持续发展和完善，为人类的清洁能源需求做出更大贡献。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：2. 文章结构本文共分为三个部分，即引言、正文和结论。

2.1 引言部分介绍了本文要讨论的主题——晶硅单结电池，并包含了概述、文章结构和目的三个小节。

2.2 正文部分着重介绍了晶硅单结电池的原理和制备方法，通过对其原理进行深入剖析和对制备方法进行介绍，使读者对晶硅单结电池有一个全面的了解。

晶硅太阳能电池发展历程晶硅太阳能电池是一种利用太阳光直接转换成电能的器件，它是太阳能利用的主要方式之一。

本文将从晶硅太阳能电池的发展历程出发，介绍其演变过程和技术进展。

第一代晶硅太阳能电池诞生于20世纪50年代，由贝尔实验室的研究人员发明。

这种太阳能电池是基于单晶硅材料制成的，光电转换效率较低，仅为6%左右。

虽然效率不高，但这种电池拥有较长的使用寿命和较高的可靠性，因此在一些特定领域得到了应用。

随着科技的不断进步，第二代晶硅太阳能电池于20世纪70年代末期问世。

与第一代电池相比，第二代电池的光电转换效率有了显著提升，达到了10%左右。

这是因为研究人员采用了多晶硅材料制作电池，提高了电池的光吸收能力。

此外，第二代电池的制造成本也有所降低，使其更加实用化。

进入21世纪，第三代晶硅太阳能电池开始崭露头角。

第三代电池采用了新型材料和结构设计，进一步提高了光电转换效率。

比如，研究人员引入了薄膜技术，将晶硅材料制成薄膜状，使得电池更加轻薄灵活，并且显著降低了制造成本。

此外，还有一些新材料如铜铟镓硒(CIGS)、钙钛矿等被应用于第三代电池，进一步提高了光电转换效率。

晶硅太阳能电池的研究重点主要集中在第四代电池上。

第四代电池是指采用新型材料和新工艺制成的太阳能电池，其光电转换效率更高，可达到20%以上。

研究人员通过改善材料的吸收能力、增强载流子的传输效率等手段，不断推动着晶硅太阳能电池技术的发展。

除了提高光电转换效率外，晶硅太阳能电池还在其他方面取得了一些突破。

比如，研究人员不断改进电池的耐热性能，使其能够在高温环境下工作。

此外，还有一些新型结构的晶硅太阳能电池被提出，如多结太阳能电池、透明太阳能电池等，丰富了晶硅太阳能电池的应用领域。

总的来说，晶硅太阳能电池经过多年的发展，从第一代到第四代，光电转换效率逐渐提高，制造成本逐渐降低，应用范围逐渐扩大。

随着技术的进步和创新的推动，相信晶硅太阳能电池在未来会继续取得更大的突破，为可持续能源的发展做出更大的贡献。

太阳能晶硅电池发展历程及其关键材料技术摘要：随着经济的快速发展，对能源的需求越来越大，太阳能作为一种非常理想的清洁、可再生的新能源，可以缓解能源短缺和环境污染。

人们利用太阳能的方式有很多种，包括太阳能光化学转化、光热转化和光电转化，其中太阳能光电转化是将太阳能转化成电能，也就是一般说的光伏技术。

本文就晶硅太阳能电池的发展历程及其关键材料技术展开介绍。

关键词：单晶硅、多晶硅晶硅太阳能电池的发展：随着21 世纪的到来，经济飞速发展，对能源的需求越来越大，大量化学燃料的使用，导致能源迅速短缺和环境污染日益严重。

新能源成为21 世纪研究的重要领域之一，太阳能的应用与普及受到了人们的高度重视。

太阳能是由太阳的氢经过核聚变产生的一种能源，太阳的能量非常丰富，每秒钟照射到地球上的能量相当于500 万吨标准煤，如果换算成电能则大约为3.8×1019MW，可见太阳的能量有多么巨大，而且太阳能不含有害物质，不排除二氧化碳，因此科学家们认为太阳能的利用极富发展前景，是人类解决当前能源危机的一种有效途径。

于是，人们将目光纷纷投向了太阳。

太阳能是一种非常理想的清洁、可再生的新能源，可以缓解能源短缺和环境污染。

人们利用太阳能的方式有很多种，包括太阳能光化学转化、光热转化和光电转化，其中太阳能光电转化是将太阳能转化成电能，也就是一般说的光伏技术。

（光生伏打效应是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象，是当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。

）在各种太阳能电池中，硅太阳能电池因其可靠性高、寿命长、能承受各种环境变化等优点成为太阳能电池的主要品种，目前，国际上98%以上的太阳能电池是利用硅材料制备的。

据统计在2005 年的世界光伏市场中，硅太阳能电池占据的比重为87%，其中单晶硅占太阳能电池占据的比重为32％、多晶硅太阳能电池占据的比重为58％、硅薄膜太阳能电池占据的比重为7％、而其它材料的太阳能电池仅占据总比重的3％。

新型晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池-概述说明以及解释1.引言1.1 概述晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池是目前研究和应用最广泛的两种太阳能电池技术。

随着对可再生能源需求的日益增长，这两种太阳能电池的研究和发展在近年来获得了巨大的关注。

晶硅太阳能电池是一种基于单晶硅或多晶硅材料制造的太阳能电池。

其工作原理是利用太阳光照射在硅材料上时会产生光生电流，进而转化为电能。

晶硅太阳能电池具有高转换效率、较长的寿命和良好的稳定性等特点，适用于各种规模的太阳能发电系统，从小型家庭系统到大型商业系统。

而薄膜太阳能电池是一种利用非晶态硅、铜铟镓硫等材料制造的太阳能电池。

相比于晶硅太阳能电池，薄膜太阳能电池可以实现更低的制作成本和更高的柔韧性。

薄膜太阳能电池通常采用卷曲或可弯折的材料制成，可以应用于建筑物外墙、屋顶和其他曲面。

此外，薄膜太阳能电池还具有吸收弱光、高温环境下的较好表现等优势。

研究新型晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池的目的是为了进一步提高太阳能电池的效率、降低制造成本以及拓展其在各个领域的应用。

本文将从工作原理、特点和优势以及应用前景等方面对新型晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池进行详细介绍，并最后对其重要性进行总结以及展望未来的发展方向。

通过深入了解这两种太阳能电池技术，可以为太阳能行业的发展提供有价值的参考。

1.2 文章结构本文将详细介绍新型晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池两种不同类型的太阳能电池。

首先，引言部分将提供对整篇文章的概述，包括对这两种太阳能电池的介绍以及它们的应用前景。

接下来，本文将分别介绍新型晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池的工作原理、特点和优势。

在工作原理部分，将详细解释这两种太阳能电池的工作机制，包括光电转换和能量输出过程。

特点和优势部分将重点介绍新型晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池相比传统太阳能电池的优势和特点，比如转换效率的提高、制造成本的降低等。

在应用前景部分，将探讨这两种太阳能电池在未来的潜在应用领域，比如建筑一体化、电动汽车等。

上海大学2011 ～2012学年秋季学期研究生课程小论文课程名称：微电子材料物理与化学课程编号： 101202907 论文题目: 晶体硅太阳能电池研究生姓名: 信恩龙学号: 11721571 论文评语:成绩: 任课教师: 评阅日期:单晶硅太阳能电池摘要21世纪以来，全球范围内的传统能源迅速短缺和环境污染日益严重，这两个问题成为了制约经济发展的主要问题。

太阳能作为一种清洁、无污染的新能源，早已走进了人们的视野，太阳能发电及光伏产业近来受到了人们的高度重视。

本文以单晶硅太阳能电池为主体，由单晶太阳能电池的发展历程出发，列举了不同时间不同设计生产方式生产的单晶硅太阳能电池的原理、结构、生产工艺、优缺点、及其转化效率和当前研究热点等方面内容，并对太阳能电池今后一段时间的发展做了展望。

AbstractThe traditional energy shortage and environmental pollution become serious increasingly from the 21 century.The two problems turn into the principal matters which can restrict the economic advance. Solar energy source was into the eyeshot of people as a kind of clean、nonpolluting、new energy resource.In this paper, single crystal silicon solar cells as the main single-crystal solar cells by the process of starting the development, citing the different times in different design and production of silicon solar cells produced the principle, structure, production technology, advantages and disadvantages, and the conversion efficiency and other aspects of the current research focus, and solar cells for some time to do the prospects of development.一、引言太阳能电池是最早的半导体功能器件，也是最清洁的可再生资源。

太阳能电池的发展太阳能电池是一种太阳光能转换成电能的装置。

在当今社会，因为环保的重要性，太阳能电池越来越受到关注和青睐。

而太阳能电池的发展也一直在不断提高。

在这篇文章中，我们将探究太阳能电池的发展历程和未来趋势。

一、太阳能电池的历史和现状太阳能电池的历史可以追溯到19世纪初期，但是真正的商业应用还是在20世纪。

最初的太阳能电池使用的是硒制作的，后来发现用硅制作的太阳能电池效率更高，产生的电力更稳定，所以硅太阳能电池逐渐被广泛采用。

到了21世纪，太阳能电池的技术迅速发展。

第一代太阳能电池是单晶硅太阳能电池，效率达到了17%左右；第二代太阳能电池是多晶硅太阳能电池，比第一代要便宜一些，但是效率也稍微低了一点；第三代太阳能电池是染料敏化太阳能电池，它是一种新型的光伏器件，可以将太阳光直接转换成电能，效率达到了10%左右；第四代太阳能电池是有机太阳能电池，它被称为“薄膜太阳能电池”，可以制成薄如纸片的太阳能电池，但是效率还很低，只有1%左右。

在现今的太阳能产业中，依然以硅太阳能电池为主要产品，其价格与效率都在不断地提高，平均效率已经达到了22%左右。

同时，染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池也得到了一定的发展和应用。

二、太阳能电池的未来发展趋势太阳能电池的未来发展趋势有以下几个方面：1、提高太阳能电池的功率密度提高太阳能电池的功率密度是太阳能电池未来发展的一个重要趋势。

理论上，太阳能电池的峰值效率可以达到29%~33%之间，而现行的硅太阳能电池效率最好的也不过22%左右。

因此，未来的太阳能电池必须提高其功率密度，才能更好地满足人们的需求。

2、降低太阳能电池的制造成本降低太阳能电池的制造成本是太阳能电池未来发展的另一个趋势。

目前，太阳能电池的制造成本仍然较高，一个重要原因就是硅太阳能电池的生产过程需要大量的能源和人力，而且制造过程复杂。

因此，要想实现太阳能电池的普及，必须降低制造成本。

3、发展新型太阳能电池技术发展新型太阳能电池技术也是未来太阳能电池发展的一个趋势。