太阳能电池的分类

太阳能电池详细总论1)太阳能电池分类1)硅(单晶硅,多晶硅,非晶硅)太阳电池2)薄膜太阳电池3)化合物太阳电池4)有机半导体太阳电池太阳能电池发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。

从工业化发展来看，重心已由单晶向多晶方向发展，主要原因为；[1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少；[2]对太阳电池来讲，方形基片更合算，通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料；[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展，全自动浇铸(cast)炉每生产周期（50小时）可生产200公斤以上的硅锭，晶粒的尺寸达到厘米级；[4]由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快，其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产。

2)硅太阳电池片构造3)硅太阳电池片工艺1)硅片清洗制绒(texturing-织纹状态)2 )扩散制PN结(diffusion)3) 蚀刻(plasma etching)4) 除去磷硅玻璃(PSG-phosphor silicate glass- remove)5) 减反射膜SiN沉积(PECVD)6) Screen print(形成金属接触)7) 烧结（dryer/sintering）8) 检测分类（testing/sorting）太阳电池术语1)太阳电池行业术语2)薄膜电池材料术语3)常用符号4)太阳能电池组件术语5)光伏发电术语太阳电池行业英语术语AA, Ampere的缩写, 安培a-Si: H, amorphous silicon的缩写, 含氢的, 非结晶性硅.Absorption, 吸收.Absorption of the photons:光吸收;当能量大于禁带宽度的光子入射时，太阳电池内的电子能量从价带迁到导带，产生电子——空穴对的作用，称为光吸收。

Absorptions coefficient, 吸收系数, 吸收强度.AC, 交流电.Ah, 安培小时.Acceptor, 接收者, 在半导体中可以接收一个电子.Alternating current, 交流电，简称“交流. 一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流. 它的最基本的形式是正弦电流. 我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹。

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。

三代太阳能电池的分类
根据结构和材料的不同，三代太阳能电池可以被分为以下几类：
1. 多结太阳能电池（Multi-junction solar cells）：多结太阳能
电池采用多个半导体层，每个层都能够吸收不同波长的光，从而提高了能量转换效率。

多结太阳能电池通常用于高端应用，如航天器和卫星。

2. 有机太阳能电池（Organic solar cells）：有机太阳能电池使
用有机材料来吸收和转换太阳光能。

这种电池可以通过印刷或涂覆的方式制造，成本相对较低。

然而，由于效率较低，目前主要用于一些低功率应用。

3. 钙钛矿太阳能电池（Perovskite solar cells）：钙钛矿太阳能
电池采用钙钛矿材料作为光吸收层，具有较高的能量转换效率和低成本制备的优势。

钙钛矿太阳能电池是目前研究和发展最为活跃的太阳能电池之一。

4. 染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cells）：染料敏
化太阳能电池使用染料来吸收光能，然后通过电解质转移电子，产生电流。

这种电池也具有低成本制备和灵活性的优势，但效率较低。

除了以上几种主要的分类，也有其他一些新兴的三代太阳能电池技术正在研究和发展中，如纳米线太阳能电池、量子点太阳能电池等。

有机太阳能电池的分类有机太阳能电池是一种利用有机材料将太阳能转化为电能的装置。

根据其不同的结构和材料特性，有机太阳能电池可以分为有机聚合物太阳能电池、有机小分子太阳能电池和有机无机杂化太阳能电池三类。

有机聚合物太阳能电池是其中最常见的一种类型。

它由有机聚合物材料构成，具有较高的光吸收性能和良好的柔韧性。

有机聚合物太阳能电池的工作原理是，太阳光照射到光敏材料上时，光子的能量被转化为电子能量，从而产生电流。

这种电池具有制备简单、成本低廉的优点，可以在柔性电子器件、电子纸等领域得到广泛应用。

有机小分子太阳能电池是另一种常见的有机太阳能电池。

与有机聚合物太阳能电池不同，有机小分子太阳能电池采用小分子有机材料作为光敏层，其结构更加精细和复杂。

这种电池的工作原理是，光子的能量激发光敏材料中的电子，使其跃迁到导电层，从而形成电流。

有机小分子太阳能电池具有高效率和较长的寿命等优点，但其制备过程较为复杂，成本较高。

有机无机杂化太阳能电池是近年来发展起来的一种新型太阳能电池。

它采用有机物和无机物相结合的材料作为光敏层，兼具有机太阳能电池和无机太阳能电池的优点。

有机无机杂化太阳能电池的工作原理是，光敏材料中的有机分子吸收光子能量，将其转化为电子能量，然后通过无机材料的传导带将电子输送出来。

这种电池具有高效率、稳定性好的特点，是目前研究的热点之一。

除了以上三类主要的有机太阳能电池，还有一些其他类型的有机太阳能电池也在研究中。

例如，染料敏化太阳能电池利用染料分子吸收光子能量，将其转化为电子能量；有机薄膜太阳能电池利用有机材料的薄膜结构提高光电转化效率等。

这些有机太阳能电池在不同的应用领域具有各自的优势和局限性。

有机太阳能电池是一种重要的可再生能源装置，可以将太阳能转化为电能。

根据其结构和材料特性的不同，有机太阳能电池可以分为有机聚合物太阳能电池、有机小分子太阳能电池和有机无机杂化太阳能电池等多种类型。

这些电池在不同的应用领域具有各自的优势和适用性，为可持续能源的发展做出了重要贡献。

最早问世的太阳电池是单晶硅太阳电池。

硅是地球上极丰富的一种元素，几乎遍地都有硅的存在，可说是取之不尽。

用硅来制造太阳电池，原料可谓不缺。

但是提炼它却不容易，所以人们在生产单晶硅太阳电池的同时，又研究了多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池，至今商业规模生产的太阳电池，还没有跳出硅的系列。

其实可供制造太阳电池的半导体材料很多，随着材料工业的发展、太阳电池的品种将越来越多。

目前已进行研究和试制的太阳电池，除硅系列外，还有硫化镉、砷化镓、铜铟硒等许多类型的太阳电池，举不胜举，这里仅选几种较常见的太阳电池作些介绍。

【硅晶圆太阳能电池】主要是单晶硅与多晶硅 ⑴单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，它的构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。

这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.999％。

为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。

有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。

将单晶硅棒切成片，一般片厚约0.3毫米。

硅片经过形、抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。

加工太阳电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。

扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。

这样就硅片上形成PN结。

然后采用丝网印刷法，精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。

因此，单晶硅太阳电池的单体片就制成了。

单体片经过抽查检验，即可按所需要的规格组装成太阳电池组件（太阳电池板），用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。

最后用框架和装材料进行封装。

用户根据系统设计，可将太阳电池组件组成各种大小不同的太阳电池方阵，亦称太阳电池阵列。

目前单晶硅太阳电池的光电转换效率为17％左右，实验室成果也有20％以上的。

晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳电池生产总成本中己超二分之一。

太阳能电池的分类与特点太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，它由不同材料制成。

根据材料的不同，太阳能电池可以分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池、聚合物太阳能电池等多种类型。

每种类型的太阳能电池都有其独特的特点和适用范围，下面将逐一介绍这些分类和特点。

1. 单晶硅太阳能电池：单晶硅太阳能电池是最常见的太阳能电池之一，它采用高纯度的单晶硅材料制成。

其特点包括高效率、长寿命和稳定性强。

单晶硅太阳能电池的高效率意味着单个电池的发电能力较强，因此在有限的面积内可以获得更多的电能。

此外，单晶硅太阳能电池通常具有较长的寿命，可在正常使用条件下运行20年以上。

然而，由于制造工艺较为复杂，单晶硅太阳能电池的成本较高，因此价格也相对较贵。

2. 多晶硅太阳能电池：多晶硅太阳能电池是另一种常见的太阳能电池类型，它由多晶硅材料制成。

与单晶硅太阳能电池相比，多晶硅太阳能电池的制造工艺更简单，成本也较低。

然而，多晶硅太阳能电池的效率较低，发电能力相对较弱，但仍然可以满足家庭和商业用途的基本需求。

此外，多晶硅太阳能电池的寿命较长，可持续发电15年以上。

3. 非晶硅太阳能电池：非晶硅太阳能电池是一种采用非晶硅材料制成的薄膜太阳能电池。

与单晶硅和多晶硅太阳能电池相比，非晶硅太阳能电池的制造工艺更简单，可以在较大面积的基板上快速制造。

非晶硅太阳能电池还具有较高的灵活性，可以适应不同形状的物体，因此广泛应用于卷曲表面和柔性电子设备。

然而，与其他太阳能电池相比，非晶硅太阳能电池的效率较低，需要更大的面积才能获得相同的发电能力。

4. 染料敏化太阳能电池：染料敏化太阳能电池是一种基于染料分子的太阳能电池。

它利用染料分子吸收光子，激发电子跃迁并产生电流。

相比于硅基太阳能电池，染料敏化太阳能电池具有灵活性好、制造工艺简单、成本低廉和透明度高等优势。

然而，染料敏化太阳能电池的稳定性较差，寿命较短，通常需在几年内更换。

太阳能电池的工作原理和应用摘要：介绍了太阳能电池的种类和工作原理，列举了太阳能电池的一些应用例子。

关键词：太阳能电池；种类；原理；应用太阳能一般指太阳光的辐射能量。

太阳能电池是指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。

1.太阳能电池的种类根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、纳米晶太阳能电池和有机太阳能电池等，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位【1】。

1.1.硅太阳能电池硅太阳能电池又分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种，其中单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。

由于单晶硅太阳能电池的成本较高，为了节省高质量材料，薄膜太阳能电池就成了单晶硅电池的替代产品，其中以多晶硅薄膜太阳能电池和非晶体硅薄膜太阳能电池为典型代表【2】。

1.2.多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，主要有砷化镓III-V族化合物电池、硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池和铜铟硒薄膜电池。

硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶体硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，也易于大规模生产。

但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。

GaAs属于III-V族化合物半导体材料，具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，转换效率可达28%，适合于制造高效单结电池。

但是GaAs材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了GaAs电池的普及。

CIS作为太阳能电池的半导体材料，具有价格低廉、性能良好、工艺简单和不存在光致衰退问题等优点，将成为今后太阳能电池发展的一个重要方向，唯一的是材料的来源问题，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展必然受到限制【2】。

1.3.纳米晶太阳能电池纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于其廉价的成本、简单的工艺及稳定的性能，其光电效率稳定在10%以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5~1/10，寿命能达到20年以上【2】。