激光辐照单晶硅电池转换效率的研究

第26卷　第3期2008年9月 贵　州　科　学GU IZHO U SC IENC E Vol.26,No .3Sept .2008收稿日期22基金项目国家自然科学基金资助项目(56),贵州大学SRT 项目作者简介金锋,男,6级硕士研究生通讯作者黄伟其,贵州大学教授激光辐照单晶硅生成低维纳米结构及其Ram an 光谱分析金　锋1,王海旭1,黄伟其1,3,崔朝龙1,刘世容2,秦朝建2(1.贵州大学光电子技术与应用实验室,贵阳　550025;2.中国科学院地球化学研究所,贵阳　550003;3.贵州教育学院物理系,贵阳　550003)摘　要　用激光辐照法加工单晶硅样品而生成的低维结构具有较高稳定性及较强光致荧光(PL )谱峰等特点.进一步分析样品的拉曼光谱峰位频移及半高宽变化,对其纳米结构的尺寸进行了表征和指认.关键词:激光辐照;纳米结构;拉曼光谱中图分类号　O432.1+2,O657.37 文献标识码　A 文章编号　100326563(2008)0320012204RA M AN SPEC TRA ANALYS IS O F LOW 2D I M ENS I O NALNAN O STRUCTURE FO RM ED B Y L ASER IRRAD IAT I O N O NS I L I CO NJIN Feng 1,WAN G Ha i 2xu 1,HUAN G W ei 2qi 1,3,CU I Cha o 2long 1,L I U Shi 2rong 2,Q I N Cao 2ji a n 2(1.Ph otoelec tron technol ogy and app licati on Lab,Guizhou University,Guiyang 550026;2.Institute of Geo 2chem istry,Chinese Academ y of Sc iences,G uiyang 550003;3.Depart ment of Physic s,Guizhou Educati onalCollege,Guiyang 550003)ABSTRAC T The l o w -di mensi onal nanostruc ture for med by la s e r irradiati on on silicon sample ismore st ableand ha s stronger P L peak than t he sa mp les formed by othe r me t hods .The re l a tion be t w een the size s of nano 2struc t ures and the deviati on of Raman peaks ha s been studied .The calculation re s ults sho w good agree m entwitht he ex peri m ents .KEY W O RD S la s e r irrad i a ti on,lo w -di m ensi on nanostruc t ure,Raman s pec tra1　引言自从1990年Canha m 报道了室温下多孔硅的可见光发射以来,多孔硅、纳晶硅和纳晶锗等被广泛研究,它们的发光性质得到一定的改善,发出的P L 光谱范围从红外到可见光.这些P L 发光的物理机制一直是人们所探讨的问题,提出了许多种发光机理模型[1-5],如量子限制效应发光、与氧有关的缺陷发光、量子受限———发光中心发光等,对这些发光模型的认识还存在很大的争议,有一些实验结果很难用这些模型来作解释[6-7].:20070920:104700.:200.:.本文选择用激光直接辐照的方法在单晶硅样品上加工出较稳定的低维纳米结构,包含两个对照实验:1)功率一定,不同时间脉冲激光辐照单晶硅样品;2)时间一定,不同功率脉冲激光辐照单晶硅样品.所得实验结果中,注意到样品孔洞内侧壁上,有纳米网孔状结构及其强光致荧光效应,其PL 峰中心在706nm 处.通过分析其R a m an 光谱的半高宽及峰位变化,对所形成的纳米结构尺寸进行了表征和指认,与实验结果符合较好.2　实验在实验中,我们采用波长为1064nm ,额定功率为75W 的Y A G 脉冲激光直接辐照电阻率为10-20/c m 的P 型掺杂的单晶硅样品,辐照时间由1s 至10s,间隔1s .先对样品作预处理:用酒精清洗样品表面,用氢氟酸溶液(NH 4F (49%):H F =10∶1)清除样品表面在大气中生成的天然氧化物,再用去离子水浸泡30s .吹干后,将激光束(束斑大小约0.045mm )辐照硅样品.由于激光功率随电流的改变而改变,同时在空气中传输过程中,由于各种原因也可以造成激光能量损失.我们把激光器电流的大小调到19.8A,最后到达硅表面的激光功率大约为24W.样品制备完成之后,我们用日本岛津公司制造EP MA -1600型电子扫描探针的扫描二次电子和背散射电子成像技术观察与分析样品的表面形貌结构,用英国Renishaw 公司波长为514nm 的R a m an 光谱仪测量样品表面结构所对应的光致荧光谱(P L ).3　结果与讨论在实验中,观察到在小孔的内侧壁上形成了网孔状结构(如图1所示).通过其所带标尺可以推算出网孔尺寸为1m 左右,网孔壁非常薄,只有几纳米厚.图1　孔洞内侧壁上形成了网孔状结构,1μm 左右直径的网孔由几纳米厚的壁层相隔Fig .1　Ne t -ho l e struc ture fo r m e d i ns i de the ho l e wa ll,i n w hi ch ne t 2ho leof si z e 1μm pa rtiti one d by w a ll laye r w ith se ve ra l na nom e te r 将、5、、,的加工样品做比较,发现时,其6处的L 峰强度最大,如图所示随着加工时间的改变,网孔状结构的尺寸随之改变,但图显示的L 发光峰的频率位置并不改变这就证明其L 发光的增强效应不能用单纯的量子受限模型来解释[]31　3期 金锋,等:激光辐照单晶硅生成低维纳米结构及其Ra m an 光谱分析1s s 8s 9s 10s 9s 70n m P 2.2P .:P 8-9.图2　在激光辐照的条件下,样品的PL 发光随激光加工时间而变化的光致荧光谱Fig .2　PL spe c tra o f the sam p l e tha t cha nge s w it h the p roc e s si ng ti m e o f l a se r irra di a ti on 选取4个R a m an 光谱来进行分析,分别对应的辐照时间是1s 、5s 、8s 、9s 的样品.在528n m 邻近的Raman 光谱图上,做细微分析,得到其Ra m an 峰位图,分别与未经过任何处理的单晶硅样品的Raman 峰位图作比较,通过测量拉曼散射光谱峰的位移,计算出纳米结构的平均尺寸d .采用经验公式[10]d =2π(B /Δω)1/2(1) 式中B 为1个常量,B =2.24n m 2/c m (通过众多数据拟合而得),Δω表示纳米结构的拉曼峰位相对于单晶硅拉曼峰位的偏移量(单位取c m -1).对528nm 处的T O 声子峰进行分析.适当选取横、纵轴范围,并进行高斯模拟可得到较为精细和清楚的Ra m an 峰位图象(如图3所示).图3　拟合后的S i 标样与空气中加工的样品在528n m 处的拉曼峰比较F i g .3　Comp a riso n o f R am a n p ea ks a t 528nm f o r S i sam p l e s si m ula te d a nd p roce sse d i n the a ir表1　R am a n 光谱测量结果Ta b.1　M e a sured re sults of R am a n spe c tra样品中心峰位/cm -1F WH M /cm -1Δω/cm -1D /n m 1S5S8SS 标准S 528.645528.637528.602555658.2308.83912.633360.3220.6081.861———16.5712.066.5966——— 由表和图可知,随着打孔时间的增加,纳米硅尺寸减小,拉曼散射峰的偏移和半宽高有如下变化规41贵　州　科　学 26卷　9i 28.4028.41.277.2984.079 4.14律:峰位向高波数移动;半宽高变宽.采用声子限域理论很好的解释纳米Si 晶粒拉曼谱的半宽高和峰频移与晶粒尺寸之间的关系,实验结果与声子限域理论相一致.如前所述,激光辐照9s 时其P L 光谱峰最强.纳米结构的尺寸随着时间的增加而减小,对应了528nm 的T O 声子峰的偏移,体现出很明显的声子限域效应.图4　Δω-D 关系曲线图F i g .4　Δω-D curve4　总结在所得的实验结果中,样品孔洞内侧壁上有纳米网孔状结构;该结构有强光致荧光效应,其P L 峰中心在706nm 处.用量子受限效应结合硅纳晶与氧化硅界面态复合的综合模型能解释其光致发光的增强机理,并通过分析其对应的拉曼光谱峰位频移及半高宽变化,对纳米结构的尺寸进行了表征和指认,较好地印证了实验结果.这些工作对于硅基上的光电子研究与应用具有重要的指导意义.参考文献[1]　E mmony D C,Hows on R P,W illisL J .La ser m irror da m age in ger m an i u m a t 10.6μm [J ].App1.Phys .Lett .,1973,23:598[2]　Fauchet P M ,Si g m an A E .Surface ri pple s on silicon and ga lliu m arsenide under p i cosecond pulse illu m inati on [J ].App1.Phys .Le tt .,1982,40:824[3]　Y oung J F,Si pe J E,Pre st on J S,e t ser induced pe riodic surface damage and radiation remnants [J ].App1.Phys .Le tt .,1982.41:261[4]　Nemanich R J,B iegelsen D K,Hawkins W G .Ali gned,coexisti ng li quid and s oli d regi ons in l a ser -annealed Si [J ].Phys .Rev .,1983,B27:7819[5]　PavesiL ,Megro Da,M azzolenic L,e t al .Op tical ga in in silicon nano -crysta l [J ].Na ture ,2000,TP8:4TP -444.[6]　黄伟其,等.量子电子学报[J ],2004,21:84[7]　黄伟其,等.物理学报[J ],2005,54:972[8]　Q i n G G,Song H Z,Phys .Rev .,1996,B 54:2548[9]　HuangW Q and Xu L.Chin .Phys .,2007,16:406[]　Iq Z V,S W,,R f z y y []S S ,,3()3651　3期 金锋,等:激光辐照单晶硅生成低维纳米结构及其Ra m an 光谱分析10ba l Ep i ek E bb A P et al .a m an sca ttering o r m s ma ll p a rticle -si e po l c r stalline sili con J .o lid tate Commu n .1981712:99-99。

光伏电池的极限转换效率受到多种因素的影响，包括光伏材料的选择、电池结构的设计、光谱响应等。

以下是一些关于光伏电池极限转换效率的信息：
1. 晶硅太阳能电池的理论极限效率为29.43%。

然而，在实际应用中，单晶硅电池的效率通常在20%左右，多晶硅电池的效率略低一些，大约在15%左右。

2. 新型光伏电池技术，如钙钛矿电池，具有更高的理论转换效率。

单层钙钛矿电池的理论效率极值可达31%，晶硅/钙钛矿双节叠层转换效率可达35%，而三节层电池理论极限可能升值至45%以上。

如果掺杂新型材料，钙钛矿电池的转换效率最高能达到惊人的50%，是目前晶硅电池的2倍左右。

3. 最新的实验研究显示，科学家已经研发出钙钛矿/硅串联太阳电池，其认证效率突破了32.5%，创造了新的世界纪录效率。

同时，有研究表明钙钛矿/硅串联太阳电池的理论效率极限为46%，远高于传统晶硅电池。

4. 在实际应用中，光伏电池的转换效率还受到许多其他因素的影响，如温度、光照强度、光谱分布等。

因此，实际的光伏电池系统通常需要考虑这些因素，并采取相应的措施来优化电池的性能。

总的来说，光伏电池的极限转换效率是一个不断被研究和突破的领域。

随着科学技术的不断进步和新型光伏材料的研发，未来光伏电池的转换效率有望进一步提高。

晶硅电池效率理论上限？晶硅电池转换效率的理论上限？1954年贝尔实验室的CHAPIN等三人发表了第一篇关于硅太阳电池的文章，在这篇文章中就已指出有反射、复合、电阻三方面的因素使电池的效率低于某个上限。

早在1961年，William Shockley等人根据细致平衡原理在只考虑辐射复合作为电子－空穴对唯一的复合机制的理想情况下，通过计算得出p-n结太阳能电池的效率极限为30％。

利用新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院免费发布的一维太阳电池计算模拟软件PC1D计算，输入完全理想条件得到地面标准太阳光（AM1.5G）照射条件下，温度为25 ℃时，晶体硅电池理想条件下效率为26.8％。

德国ISFH在2019年Silicon PV的报告会上基于载流子选择性的概念从理论上对不同结构太阳能电池的理论效率极限做了细致的分析，结论是钝化接触电池（例如TOPCon电池）具有更加高的效率极限（28.2%~28.7%），高于HJT的27.5%极限效率，同时也远远高于PERC电池（24.5%），TOPCon电池最接近晶体硅太阳能电池理论极限效率（29.43%）。

各类太阳能电池最新进展，2019年11月，来源：NREL效率公式式中Pin是太阳电池整个面积的总输入光功率.对于陆地上的应用, 标准测试条件是: 一个太阳,AM1.5G, 1000W/m2(或100mW/cm2), 25 ℃。

因此,太阳电池的三个参数V oc，Isc和FF就能确定太阳电池的效率。

为了获得高的效率,这三个参数应该尽可能高。

(a)为了获得高的开路电压V oc，电池必须有低的正向暗电流I0,高的并联电阻Rsh。

(b)为了获得高的光电流(短路电流Isc)，电池材料和结构应该在紫光，可见光和近红外光谱范围有高的，宽的和平坦的光谱响应，内量子效率接近于1。

(c)为了获得高的填充因子FF，电池必须有低的正向暗电流I0，理想因子“n”接近于1，串联电阻必须低(102Ω·cm2)。

UNSW利用多电池组合获得硅电池43％的转换效率记录佚名
【期刊名称】《集成电路应用》
【年(卷),期】2009(000)010
【摘要】新南威尔士大学的研究员在太阳能电池效率了又迈进了一步，日前他们报道称达到43％转换效率的新世界纪录。

Green和他的同事Anita Ho-Baille一起领导研发小组．开发了硅电池优化技术，在太阳光谱的红光和近红外线端来捕获太阳光。

该电池能将高达46％的太阳光转换为电力。

当结合使用四个其他的电池（由国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory）和Emcore Corp．联合开发）时，每个优化针对太阳光谱的不同波段．
【总页数】1页(P3)
【正文语种】中文
【中图分类】TM914.4
【相关文献】
1.美国发明可打破光电转换效率记录的砷化镓太阳能电池 [J],
2.纳秒脉冲激光处理后硅电池光电转换效率研究 [J], 黄继强;胡传炘;刘颖;沈忱
3.激光辐照单晶硅电池转换效率的研究 [J], 杨鹏;杨雁南
4.晶澳多晶硅电池转换效率达18.3% [J],
5.晶澳多晶硅电池平均转换效率超19％ [J],
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超快激光在光伏电池中的应用研究近年来，光伏电池技术迅速发展，成为人们追逐的焦点。

然而，由于光伏电池的材料制作过程中存在一定难点，致使其效率低下，或者成本较高。

因此，科学家们一直在致力于研究与改善光伏电池材料的制作方法和效率，从而实现更加高效可靠的光伏电池技术。

而超快激光技术的发展和成熟，为科学家们提供了一个全新的解决方案。

超快激光技术是一种高能的激光技术，其脉冲时间极短，能量较强，适合用于高精度的微观物质加工。

特别是近些年来，超快激光被广泛应用于光伏电池材料制备和改善研究，其应用范围逐渐扩展。

一、超快激光在光伏电池中的应用超快激光可以在光伏电池的材料生产过程中进行精密加工，可以有效地提高光伏电池的转换效率。

1. 光伏电池材料制备超快激光对于光伏电池材料的制备有很大的作用。

在制备过程中，超快激光可以对所需材料进行高精度的加工，使得材料能够更好地吸收光能，从而提高光伏电池的转换效率。

2. 光伏电池生产过程控制利用超快激光来进行光伏电池的生产过程控制，可以精准地控制光伏电池内部材料的分布和构成。

这一过程可以使得光伏电池内部的能量转换更加高效，从而提高电池的转换效率。

二、超快激光对光伏电池的优势1. 提高光伏电池的转换效率超快激光技术能够对光伏电池的材料进行加工，并精确地控制材料内部的分布，从而提高了光伏电池的转换效率。

与传统材料制备方法相比，超快激光技术可以使得光伏电池的电池效率提高3-4%。

2. 缩短生产周期超快激光技术能够快速地进行材料加工，从而缩短整个光伏电池的生产周期。

与传统生产方法相比，利用超快激光的生产方式可以缩短生产周期3-4倍。

3. 提高材料品质超快激光技术在光伏电池材料加工过程中，可以使得材料微观结构更加均匀，从而提高了材料品质。

这一过程使得光伏电池更加稳定、耐用，对长期使用的有效性也更高。

三、超快激光技术在光伏电池中的潜力1. 降低光伏电池制造成本超快激光技术在光伏电池的材料制备和处理过程中，能够快速、精确地加工材料，从而缩短生产周期，提高制造效率，同时降低制造成本，更加环保。

单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15
太阳能电池硅板的区别
单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24％多晶硅太阳能电池的光电转换效率为12%左右，最高的达到14.8％非晶硅太阳电池是指薄膜式太阳电池，光电转换效率为10%左右
非晶硅(a-Si)
熔融硅在过冷条件下凝固时，硅原子以无规网络形态排列成许多晶核，这些晶粒结合起来，就结晶成非晶硅。

多晶硅(p-Si)
熔融硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

单晶硅(c-Si)
以高纯度多晶硅为原料在单晶炉中被熔化为液态在单晶种（籽晶）上结晶而成由于其晶体的原子和分子以同一方向（晶向）周期性地整齐排列所以称为单晶硅。

太阳能电池的光电转换效率
太阳能电池是利用光能转化为电能的一种设备，其光电转换效率是衡量其性能的重要指标之一。

太阳能电池的光电转换效率指的是它可以把太阳光的能量转化为电能的比例，即输出电能与输入太阳光能量之比。

太阳能电池的光电转换效率可以受到多种因素的影响，包括太阳辐射强度、电池表面材料和结构、温度等。

对于单晶硅太阳能电池，其光电转换效率通常在14%至22%之间。

而对于多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池等，其光电转换效率要稍微低一些。

为了提高太阳能电池的光电转换效率，科学家们进行了很多研究和探索。

目前，一些新型的太阳能电池技术，如钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池、量子点太阳能电池等，已经能够实现更高的光电转换效率。

钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经突破了25%，甚至有的达到了30%以上。

在未来，太阳能电池的光电转换效率还有很大的提升空间。

科学家们正在不断研发新的材料、结构和技术，来提高太阳能电池的光电转换效率，以更好地满足人们对清洁能源的需求。

- 1 -。

多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率比较1. 引言太阳能光伏发电作为一种可再生能源，受到了广泛的关注和研究。

太阳能电池是太阳能光伏发电系统的核心组件，其光电转换效率是评价电池性能的关键指标之一。

目前市场上常见的太阳能电池主要有多晶硅电池组件和单晶硅电池组件两种，它们在光电转换效率方面存在一定的差异。

本文将对多晶硅电池组件和单晶硅电池组件进行比较，分析它们在光电转换效率方面的不同表现。

2. 多晶硅电池组件多晶硅电池组件是由多晶硅材料制成的太阳能电池。

多晶硅由于制造工艺的原因，晶粒比较大且呈现多个晶粒的聚集状态。

多晶硅电池组件在市场上占据了主导地位，其主要优势在于制造成本相对较低，生产工艺相对成熟。

多晶硅电池组件的光电转换效率通常在15%到20%左右。

其低效率主要是由于晶格的缺陷和晶粒界面的影响，这些因素会导致电子和光在晶体中的传输和反射效果受到一定的限制。

3. 单晶硅电池组件单晶硅电池组件是由单晶硅材料制成的太阳能电池。

单晶硅由于制造工艺的原因，晶粒非常大且呈现单个晶粒的状态。

单晶硅电池组件在光伏行业中也有较大的市场份额，其主要优势在于光电转换效率相对较高。

单晶硅电池组件的光电转换效率通常在20%到25%左右。

其较高的效率主要是由于晶格的完整性和纯度较高，可以提高电子在晶体中的传输和反射效果。

4. 多晶硅与单晶硅的比较从光电转换效率的角度来看，单晶硅电池组件明显优于多晶硅电池组件。

由于单晶硅电池组件晶格的完整性和纯度较高，其光电转换效率相对更高。

然而，单晶硅电池组件的制造工艺复杂，成本较高，限制了其大规模的应用。

相对而言，多晶硅电池组件的制造成本较低，生产工艺相对成熟，市场份额较大。

虽然多晶硅电池组件的光电转换效率低于单晶硅电池组件，但其仍然可以满足许多光伏发电系统的需求。

此外，多晶硅电池组件还具有良好的抗辐射性能和热稳定性，适用于各种气候环境。

5. 结论多晶硅电池组件和单晶硅电池组件是目前市场上主要的太阳能电池类型。

太阳能电池的光电转换效率研究在当今能源需求不断增长和环境问题日益严峻的背景下，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其开发和利用备受关注。

而太阳能电池作为将太阳能转化为电能的关键设备，其光电转换效率成为了衡量其性能的核心指标。

太阳能电池的工作原理基于光电效应，即当光子照射到半导体材料上时，会激发电子从价带跃迁到导带，形成电流。

然而，在实际应用中，并非所有照射到电池表面的光子都能被有效地转化为电能，这就涉及到光电转换效率的问题。

影响太阳能电池光电转换效率的因素众多。

首先是材料的选择。

常见的太阳能电池材料包括硅、砷化镓、碲化镉等。

硅是目前应用最广泛的材料，但其光电转换效率存在一定的上限。

而砷化镓等化合物半导体材料具有较高的理论转换效率，但成本较高，限制了其大规模应用。

其次，电池的结构设计也至关重要。

例如，传统的单晶硅太阳能电池通常采用平面结构，而近年来发展起来的PERC（Passivated Emitter and Rear Cell）、TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）和HJT （Heterojunction with Intrinsic Thinlayer）等新型结构，通过优化电池的表面钝化和载流子收集，显著提高了光电转换效率。

此外，制备工艺对太阳能电池的性能也有着重要影响。

在制造过程中，晶体生长的质量、杂质的控制、薄膜沉积的均匀性等都会直接影响电池的光电转换效率。

以晶体硅电池为例，高质量的单晶硅片和精细的扩散工艺有助于减少复合损失，提高电池的开路电压和短路电流。

在提高太阳能电池光电转换效率的研究中，多结太阳能电池是一个重要的方向。

通过将不同带隙的半导体材料堆叠在一起，形成多个PN 结，可以吸收更广泛的太阳光谱，从而提高转换效率。

例如，ⅢⅤ族化合物半导体多结太阳能电池已经在航天等领域取得了较高的转换效率。

另一个研究热点是钙钛矿太阳能电池。

钙钛矿材料具有优异的光电性能，如高吸收系数、长载流子扩散长度等。

单晶硅的光电转换效率引言单晶硅是一种常见的半导体材料，广泛应用于太阳能电池等光电器件中。

光电转换效率是评价太阳能电池性能的关键指标之一。

本文将探讨单晶硅的光电转换效率及其影响因素。

光电转换效率的定义光电转换效率（Conversion Efficiency）是指太阳能电池将光能转化为电能的效率。

通常用百分比表示，计算公式为：光电转换效率 = （太阳能电池输出功率 / 入射光功率）× 100%单晶硅太阳能电池的优势单晶硅太阳能电池具有以下优势： 1. 高效率：单晶硅太阳能电池的光电转换效率通常在15%至25%之间，较高于其他太阳能电池材料。

2. 耐久性：单晶硅太阳能电池的寿命长，可使用20年以上。

3. 稳定性：单晶硅太阳能电池对环境的稳定性较好，抗氧化、抗腐蚀能力强。

影响单晶硅光电转换效率的因素单晶硅光电转换效率受多种因素影响，主要包括： 1. 材料质量：单晶硅材料的纯度和晶体结构对光电转换效率有重要影响。

高纯度的单晶硅材料能够减少能带杂质，提高电子迁移率，从而提高光电转换效率。

2. 光吸收能力：单晶硅材料的光吸收能力决定了其对太阳光的利用程度。

通过优化光吸收层的厚度和材料的能带结构，可以提高光电转换效率。

3. 结构设计：太阳能电池的结构设计也影响光电转换效率。

常见的设计包括PN结、PN结加反射层、PN结式薄膜太阳能电池等。

合理的结构设计能够提高光的利用率，增加光电转换效率。

4. 温度：温度对太阳能电池的效率有显著影响。

过高或过低的温度会降低电池的工作效率。

因此，在设计和使用太阳能电池时需要考虑温度的影响。

提高单晶硅光电转换效率的方法为了提高单晶硅光电转换效率，可以采取以下方法： 1. 材料优化：提高单晶硅的制备工艺，降低晶体内杂质含量，提高单晶硅材料的纯度。

2. 光吸收层优化：通过多层结构设计或掺杂等方法提高单晶硅材料的光吸收能力，充分利用太阳能。

3. 结构优化：优化太阳能电池的结构，设计合理的光场分布，提高光的利用率。

第23卷第1期2007年8月 山西大同大学学报(自然学科版)J ournal of Shanxi Dat ong Univers i t y(Nat ural Science) Vol.23.No.1Aug.2007激光辐照单晶硅样品的研究许　丽1,黄伟其1,2,辛　荣1(1.贵州大学贵州省光电子技术与应用重点实验室,贵州贵阳550025;2.贵州教育学院物理系,贵州贵阳550003)摘　要:将功率为30W 、波长为1064nm 的Y A G 激光束(束斑直径0.045mm)照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上有很特殊的网孔状结构,其中的网孔壁厚为纳米尺度,解释孔侧壁网孔状结构的机理.孔侧壁上的网孔状结构有很强的受激荧光发光效应,发光峰中心约在700nm 处.当样品在加工和检查过程中保持脱氧状态时,其样品几乎没有发光,证实了氧在PL 发光增强上起着重要作用.我们用量子受限及其纳晶与氧化硅界面态复合的综合模型来解释其光致发光的增强机理关键词:激光辐照　网孔壁　光致荧光增强中图分类号:TN249 文献标识码:A 文章编号:167420874(2007)0120024204 微电子和光电子器件是现代信息技术的硬件.半导体硅是当前制备微电子和光电子器件最重要的材料.但是由于其接间带隙的能带结构和弱的发光,限制了在光电子器件方面的应用[122].因此硅发光特性的研究成为半导体和光电子科学领域中世界范围的研究热点.自20世纪90年代Canham 的文章[3]报导了多孔硅样品在室温下强的光致发光以来,人们采用电化学和光化学手段生成各种结构的多孔硅和纳晶硅样品,发现多孔硅发光乃至各种硅纳晶结构的发光有很高的效率,可以与直接能隙的半导体相比,这就可以实现硅基的集成光电子技术.近年来,虽然采用电化学和光化学手段生成各种结构多孔硅和纳米硅样品的发光增强,但由于化学浓度、电流密度、加工时间和表面钝化方式等诸多因素都会影响样品的质量,从而给发光机理的分析和相应的技术开发代来难度[4].本文用单纯激光加工生成多孔硅和纳晶硅样品的方法,观察和分析了样品中的低维纳米结构、氧化分布及其发光特性.1　实验 在实验中,我们采用波长为1064nm 、功率为30W 的YA G 激光直接辐照电阻率为10—20Ωcm P 型的单晶硅样品的方法能够加工出更好的低维量子结构硅样品.先对样品作预处理:用酒精清洗样品表面,用氢氟酸溶液(N H 4F (49%):HF =10:1)清除样品表面在大气中生成的天然氧化物,再用去离子水浸泡30s.吹干后,把硅样品放在聚焦处,用YA G 激光束(束斑大小约0.045mm)辐照硅样品.由于激光功率随电流大小的改变而改变;同时在空气中传输的过程中,由于各种原因也可以造成激光能量损失.所以我们把激光器电流调到19.6A ,最后到达硅表面的激光功率大约为24W.将单晶硅样品作预处理后,激光在空气中辐照的时间分别为1s ,2s ,3s ,4s ,5s ,6s ,7s ,8s ,9s 和10s ;将分别浸入酒精、氢氟酸和水中的样品进行激光辐照,辐照的时间分别为1s ,2s ,3s ,4s ,5s ,6s ,7s ,8s ,9s 和10s ,在保持浸泡状收稿日期2525基金项目国家自然科学基金资助项目[56]作者简介许丽(2),女,山西大同人,在读硕士,研究方向半导体发光特性:200702:104700:1979:.态中检测样品的PL发光.这样,将激光与硅样品的作用过程和检测过程均隔离于无氧化的环境中.2　结构分析 用电子扫描探针(EPMA21600型,日本岛津公司制造)的扫描二次电子和背散射电子成像技术观察与分析样品的表面形貌结构.我们发现激光束照射单晶硅表面后,在硅样品表面打出小孔,孔洞的线径约45微米,孔洞深约150μm(如图1(a)所示);同时我们观察到:在空气中,激光辐照硅样品表面小孔的内侧壁上形成了网孔状结构(如图1(b)所示),直径大约0.8μm的孔洞由几纳米的壁层相隔开,网孔状结构的壁由大量被氧化硅所包裹的纳米硅组成.在一定的功率下,改变激光辐照的时间,我们发现不同时间下加工的样品,其孔洞侧壁上网孔状结构的壁厚随着激光辐照时间的增大而壁越来越薄.(a)激光束在单晶硅表面打出的孔洞,孔洞的线径约4μm5,孔洞深约150μm.(b)小孔的内侧壁上形成了网孔状结构图　样品的表面形貌结构图用Y G激光轰击单晶硅样品时,在样品的表面形成一个小孔.激光与硅材料相互作用形成电离高密度气状电子—空穴对等离子体或自由载流子等离子体.等离子体受到微小扰动后,电子与离子局部的迁移形成内部的电场和磁场,在内部的电磁场作用下,形成电子2空穴对等离子体振荡[7210].在等离子体中的电子受到电磁场的恢复力和热压强,使电子2空穴对等离子体的振荡被传播,形成电子等离子体波[9210].等离子体波的频率[9]:ω2=n0e2m eε0+3T e K2m e=ω2p e+3T e K2m e等离子体波的频率由电子的密度n0,电子的质量m e和电子的温度T e来决定,而电子的密度n0和电子的温度T e随激光脉冲辐照能量的改变而改变.控制激光加工的功率和时间等参量,使等离子体波的波长对于孔洞线径尺寸满足谐振条件.在孔洞中便有等离子体波的谐波产生,其等离子体波的驻波在孔洞侧面上形成的驻波波节线便构筑起网孔状结构的纳米网孔状壁.3　光谱分析 用英国R EN IS HAW公司的RAMAN光谱仪测量样品网孔状结构所对应的光致荧光谱(PL),波长为514nm的激光会聚至1μm直径的束斑可定位于该网孔状结构处来测量光致荧光谱.图2　样品的光致荧光谱图从图2可知,在空气里加工样品的光致荧光谱,在功率一定的条件下,样品的PL发光的强弱随激光加工时间改变而改变;我们发现:激光加工时间在9s左右PL发光最强,但光致荧光发光峰的频率位置并不改变,该发光峰的位置约在波长处, L峰在V附近一个小的能量区内并用电子扫描探针的元素线分布分析技术测量样品的表面形522007年 许　丽:激光辐照单晶硅样品的研究 1 A700nm P 1.7e.貌对应的成份分布,如图3所示.注意到孔中的氧含量分布增多.图4所示,将硅样品浸入酒精、氢氟酸、水和空气中的激光加工样品PL 发光的比较.浸入酒精和氢氟酸中用激光加工的硅样品表面基本没有氧化,故几乎没有PL 发光;而在水中用激光加工的硅样品表面情况较复杂,因为水分子H 2O 里还有氧原子,在激光辐照下水分子发生分解 2H 2O =2H 2+O 2释放出少量的氧,故仍有较弱的PL 发光.这个结果验证了氧在PL 发光增强上起着重要作用.由于采用单纯的激光加工样品,改变激光加工的条件,虽然网孔状结构的尺寸随之改变,但PL 峰位置并没有改变;激光加工的样品孔洞侧壁上网孔结构的光致荧光峰比电化学加工的样品的光致荧光峰大约大两个数量级以上[11212];而单纯用激光加工样品的过程中没有化学元素的影响;这表明用表面吸附态和量子受限效应很难解释光致荧光峰的增强效应,[2]因而光致荧光发光的增强效应不是来自单纯氧化硅,也不是来至纳米硅粒,而是来自硅纳晶与氧化硅的界面处电子在该系统中的量子受限能隙E co n fined gap 可表为[11212](SI 单位制) E co n fined gap =E bu lk gap +3h 2/8(1/L 2).式中,h 是普朗克常数,L 是硅晶网孔隔墙的厚度,E bulk g ap 是块硅晶的本征能隙1.12eV.第二项为量子受限项,使能隙宽度增加了0.98eV 以上.L 大约是几个nm ,这与实验结果同数量级.硅纳晶与氧化硅界面态的分布中心位于带隙的上边带之下方0.4eV 处(这与实验结果相拟合).光致激发跃迁到导带的电子中的大部分被界面态所俘获.显然,这种在界面态中的亚稳电子的受激发光谱分布结构应该是以1.7eV 为谱峰中心、两边分布与界面态的分布相同的结构.这样,能够与实验结果相一致.我们用量子受限及其硅纳晶与氧化硅界面态复合的综合模型来解释光致荧光谱增强效应,可用图5来描述.图5　量子受限及其硅纳晶与氧化硅界面态复合的综合模型图这个模型能够解释量子受到限制效应中的无频移问题.而PL 谱的分布也可以用界面态的分布来解释.4　结论 首次采用单纯的激光加工法在单晶硅样品上生成低维量子结构,发现在样品表面的孔洞侧壁上的网孔结构有很强的光致荧光发光效应.比较了用电化学和光化学方法生成的多孔硅与纳晶硅样品的结构及其发光特性,从实验加工条件和理论模型分析上找出样品的光致荧光发光增强效应的根源.我们用量子受限模型结合氧化硅膜与硅晶的界面态模型能够很好地解释光致荧光的增强效应、L 谱峰的固定频率效应和谱峰的展宽分布规律62 山西大同大学学报(自然科学版) 2007年1114.P .参考文献[1]夏建白.硅发光研究[J ].半导体学报.1998,19(5):1132116.[2]陈坤基.前言[J ].南京大学学报(自然科学),2005,41(1):123.[3]Ca nham L T.Silicon qua ntum wire a rray fa 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rticle 2e mbeddedsilico n o xide[J ].Physical Review B ,2003,8:68270.S t udy on Silicon Crystal by Irradiat ion of LaserXU Li1,HUAN G Wei 2qi1,2,Xin Rong 1(1.Photoelect ron Technology a nd Applica tio n La b.,Guizho u Unive rsity ,Guiyang Guizhou 550026;2.Depa rt ment of Physics ,Guizhou Educational College ,G uiya ng G uizhou 550003)A bstract :A kind of hole 2net st ruc ture ca n be fo rmed in the wall of the hole on silicon sample irradiated wit h la ser of power 30W and wa velengt h 1064nm.The photolumine scence emission is e nhanced in the hole 2net str uct ure.The PL pea k center is a 2bout 700nm.During preparing process the oxidation 2f ree ,Silicon sample does not almost emit.It is ide ntified t hrough experi 2ments that the oxide o n the sa mple ma y be the most important f act in the e nhancing effect of the PL e mission.We use the tr ap states of t he interface betwee n SiO 2a nd na n ocr ystal model to explain the inc reasing PL emission in t he hole 2net st ructure.K ey w or ds :lase r ir radiation ;hole 2net str ucture ;p hotoluminesce nce enhance ment722007年 许　丽:激光辐照单晶硅样品的研究 。

单晶硅发电效率Introduction单晶硅是一种常用的太阳能电池材料，具有高效的发电效率。

本文将对单晶硅发电效率进行全面、详细、完整和深入的探讨。

发电效率的定义发电效率是指太阳能电池将太阳能转化为电能的效率。

它是通过太阳能电池的光-电转换效率来衡量的，即将太阳辐射的能量转化为电能的比例。

发电效率越高，相同面积的太阳能电池板能够产生更多的电能。

光伏电池的类型光伏电池主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅电池。

在这些类型中，单晶硅电池因其高效率和可靠性而备受青睐。

单晶硅电池的工作原理单晶硅电池是由单晶硅材料制成的。

它的工作原理是利用光伏效应，将太阳辐射转化为电流。

当光子击中单晶硅材料时，会使得电子从价带跃迁到导带，产生电流。

这样就实现了将太阳能转化为电能。

提高单晶硅发电效率的因素提高单晶硅发电效率的因素有很多，其中包括以下几点：1.单晶硅质量：单晶硅材料的质量对发电效率有着重要的影响。

高纯度的单晶硅材料具有更高的载流子迁移率和更好的光吸收能力，从而提高了发电效率。

2.结构设计：光伏电池的结构设计也会影响发电效率。

优化的结构可以提高光吸收和电子传输效率，从而提高发电效率。

3.表面处理：表面处理可以改善单晶硅电池的光吸收能力。

例如，可以通过纳米结构或添加表面反射层来增加光的吸收和扩散。

4.温度控制：温度对单晶硅的发电效率也有很大的影响。

过高或过低的温度都会降低发电效率。

因此，保持适当的温度是提高发电效率的关键。

最新技术进展在提高单晶硅发电效率方面，科学家们一直在不断努力。

以下是一些最新的技术进展：1.激光开孔技术：激光开孔技术可以在单晶硅上形成微小的开孔，增加光的吸收，并减少电子-空穴对的复合。

这种技术可以提高发电效率。

2.反射层技术：通过在单晶硅表面添加反射层，可以增加太阳能的入射角度，提高光的吸收效率。

3.多层结构设计：设计多层的单晶硅结构，可以使太阳能在不同层面上得到最大程度的吸收，从而提高发电效率。

4.材料改良：通过改良单晶硅的材料特性，如添加掺杂物、改变晶格结构等，可以提高发电效率。

晶体硅太阳电池效率的损失分析李仲1, 赵景新1, 孟雷超1, 马元良1, 朱福良2【摘要】摘要：提高光伏器件的光电转换效率,同时降低成本是光伏器件走向大规模应用的关键.根据晶体硅太阳电池的基本结构,详细分析造成晶体硅太阳电池各项效率损失的物理因素和损失机理,并给出主要损失分布的定量结果.对光伏器件结构的设计、制造工艺技术的优化有重要指导意义.【期刊名称】兰州理工大学学报【年(卷),期】2015(041)005【总页数】4【关键词】晶体硅电池; 效率损失; 形成因素; 物理机理【文献来源】https:///academic-journal-cn_journal-lanzhou-university-technology_thesis/0201249239479.html基金项目：青海省科技计划项目(2014-ZJ-725)Analysis of the efficiency losses of crystalline silicon solar cellLI Zhong1, ZHAO Jing-xin1, MENG Lei-chao1, MA Yuan-liang1, ZHU Fu-liang2(1. College of Physics and Electronic Information Engineering, Qinghai University for Nationalities, Xining 810007, China; 2. Department of Material Science and Engineering, Lanzhou Univ. of Tech., Lanzhou 730050, China)Key words: crystalline silicon cell; efficiency loss; formative factor; physical mechanism开发利用新能源和可再生能源具有巨大的环境效益,是实现经济社会可持续发展战略的一项重要措施.进入21世纪以来,光伏产业特别是晶体硅太阳能产业成为了世界上增长最快的高新技术产业.提高太阳电池的光电转换效率并且降低其成本是太阳能在未来逐步成为替代能源的关键,也是业界追求的核心目标.其中效率损失机理分析是太阳电池提高效率的关键问题.本文根据晶体硅太阳电池的基本结构,分析造成电池光电转换效率低的自然限制及技术性损失,即光学损失、复合损失、电学损失机理.对电池器件结构的设计、制造工艺技术的优化有重要指导意义.1 太阳电池的基本结构和工作原理一个太阳电池就是一个大面积的半导体二极管,能直接把光能转换为电能.常规P 型衬底晶体硅太阳电池结构如图1所示.太阳电池的工作原理是：能量大于半导体禁带宽度的光子被半导体吸收后,可以产生光生载流子即电子-空穴对,在复合之前由半导体p-n结所形成的内建电场所分开.当外电路处于断路状态时,分离的光生载流子便在p-n结两侧积累形成光电压,这就是光生伏打效应,简称“光伏效应”.若电池与负载连接,将形成回路并向负载供电.2 太阳电池光电转换效率的自然限制和技术损失机理要判别一个太阳电池性能的好坏,最重要的核心技术指标就是光电转换效率.太阳电池转换效率受到光吸收、载流子输运、载流子收集的限制,只有尽量减少损失才能开发出效率足够高的太阳电池.1954年贝尔实验室的CHAPIN等三人发表了第一篇关于硅太阳电池的文章,在这篇文章中就已指出有反射、复合、电阻三方面的因素使电池的效率低于某个上限[1].下面分析讨论晶体硅太阳电池光电转换效率的自然限制和各项损失机理.2.1 太阳电池光电转换效率的自然限制太阳电池光电转换效率的自然限制是指理想太阳电池也难免的效率极限.2.1.1 太阳电池材料本身的光谱响应特性造成的损失局限AM1.5G下太阳光谱如图2[2]所示,包括可见光波(波长400~800 nm,占45%)、红外波(波长大于800 nm,占47%)、紫外波(波长小于400 nm,占7%).而半导体材料硅属于间接带隙半导体,在302 K温度下,本征硅的带隙宽度为1.11 eV[3] ,这意味着能量大于1.11 eV,波长小于截止波长1 116.1 nm的光子被晶硅基体有效吸收,产生电子-空穴对.从能量转换的角度看,波长接近截止波长的光子转换效率最高.如图3[2]所示,在理想情况下能够被硅吸收并转换成电子-空穴对的实际能量利用率仅为49%.大部分能量浪费在短波光子被硅吸收后产生的热载流子与晶格在弛豫过程中,以热量的方式释放出来,这部分占总能量的32%,而波长大于截止波长的光子基本不能被硅吸收以产生电子-空穴对,这部分约占总能量的19%.对晶体硅太阳电池而言,能够被硅吸收的太阳光能量部分占总能量的49%,但这部分有效光能还是未能全部转变为输出电能.因为电池开路电压在最理性情况下只能达到Voc=0.75 V,按上限水平估计最大功率点电压为Vm=90%Voc=0.675 V,硅的禁带电势差为1.11 V,这部分能效为0.675/1.11=60%,故从入射太阳光起计的能量效率就降到了60%×49%=29.4%[4].2.1.2 p-n结暗电流损失局限这是一项无论材料和工艺质量如何理想都无法避免的损失.电池在光照下产生的输出电压同时成为加在其上的正偏压.它导致一个与光生电流方向相反的净扩散电流.正偏压抵消一部分内建电势,打破了原有漂移与扩散的平衡,故有此净扩散电流,为p-n结二极管暗电流.经理论计算，对晶体硅太阳电池得到由p-n结暗电流产生的相对损失为6%~10%.取其下限6%,则效率上限降低为94%×29.4%,取值为27.6%[4].2.1.3 温度局限太阳电池作为一种半导体器件,温度是其性能的自然限制因素.理论推得晶硅太阳电池效率随温度变化的比例系数为-0.000 4/℃.利用新南威尔士大学光伏与可再生能源工程学院免费发布的一维太阳电池计算模拟软件PC1D计算,输入完全理想条件得到地面标准太阳光(AM1.5G)照射条件下,温度为25 ℃时,晶体硅电池理想条件下效率为26.8%,开路电压为0.75 V.与上述27.6%的估计非常接近.早在1961年,William Shockley等人根据细致平衡原理在只考虑辐射复合作为电子-空穴对唯一的复合机制的理想情况下,通过计算得出p-n结太阳能电池的效率极限为30%[5],上述讨论的结果都在这个效率极限范围内.2.2 太阳电池光电转换效率的技术损失前面的分析没有把光的反射、吸收、载流子的复合、电阻的能量损失等业界可以不断努力克服改善的因素列入自然局限因素.下面讨论效率的技术损失,即实际太阳电池材料与工艺技术非理想因素带来的效率损失.2.2.1 光学损失1) 被电池正面电极遮挡及电池表面反射的光能量.当一束光线照射在平整的抛光硅片上时,约有32.6%的太阳光会被反射,硅太阳能电池只能吸收67.4%的阳光,这意味着近三分之一的阳光被反射掉了,从经济和效率的角度来看,这种情况已经成为太阳能吸收的一个主要障碍.目前产业界通过前表面绒面织构并加减反膜可以把反射损失减少到5%~10%.由于电池的正面被接触发射极的金属栅线电极所覆盖,由此遮蔽阳光而造成一部分光学损失.普通硅基电池的正面遮光面积一般在7%左右[4],如果能够进一步减少遮光损失则可直接提高效率和降低银浆耗量.改善这项损失可以采用二次印刷技术将前电极的形状改为椭圆形来减小遮光面积,提高栅线高宽比与栅线间距来减少光学损失[6].也可以采用ZnO透明薄膜来做硅基太阳电池的前电极,以减少遮光[7].2) 被电池内部及铝背板吸收的光能量.太阳电池光吸收损失包括表面减反膜吸收、电池内部的自由载流子吸收及Al-Si 合金和Al层吸收损失.中山大学太阳能研究所研究人员利用精确的全尺寸太阳电池数值模拟得知：常规结构太阳电池在不考虑前电极影响下,表面减反膜吸收(主要为短波吸收)损失仅为总光学损失的8.68%；电池内部的自由载流子吸收,占光学总损失的23.64%；到达器件底部被Al-Si合金和Al层吸收的长波光子占总光学损失的40.90%.前表面反射占光学总损失的16.21%,而底部反射损失为10.57%[8].可见电池背板吸收是最大的光学损失.产业上主要采用电池背场Al2O3薄膜钝化技术来减少这部分损失.2.2.2 复合损失太阳电池的复合包括辐射复合、俄歇复合、SRH复合和表面复合.下面介绍各种复合机理及特点.1) 辐射复合是光生载流子的逆过程.导带上的电子与价带中的空穴复合,同时释放一个能量等于带隙Eg=hυ的光子.辐射复合对于直接带隙半导体而言,是器件内部主要的复合方式,而对于间接带隙半导体,如硅而言,辐射复合需要声子的参与,因而间接带隙半导体中的辐射复合远比在直接带隙半导体中要小的多,在器件中不起作用[9].2) 俄歇复合是多粒子过程.最少需要1对电子-空穴和一个额外的电子或空穴.电子与空穴复合时,将复合的能量传给周围的电子或空穴,使之突然获得巨大的动能,跃迁到高能级状态,成为热载流子,在随后的弛豫时间内热载流子逐渐将能量传给晶格,回到带边.通常在掺杂浓度很高的硅中会产生俄歇复合.3) SRH复合硅中的缺陷和杂质.如位错、杂质和复合体均可以在硅中产生缺陷能级作为多余载流子的复合渠道,通过这些复合中心产生的复合成为SRH复合.4) 表面复合.在器件的表面和界面处,原子键由于突然断掉,存在大量的悬挂键(密度1015cm-2)在晶体表面的禁带中引入深能级复合中心(称之为表面态),表面态会产生表面复合.表面复合本质上是SRH复合的一种特殊形式.目前产业界通过电池表面沉积SiO2、SiNx∶H等减反钝化复合薄膜层来减少表面复合损失. 2.2.3 电学损失包括半导体体电阻、电极电阻及金属栅线的接触电阻损失.根据太阳电池的等效电路图,电池电阻可等效成串联电阻和并联电阻两部分.用一个串联电阻描述各种与外部电路串联并起阻性作用的结构,并联电阻代表器件中直接连接p-n结的电阻结构.1) 串联电阻.主要包括半导体材料的体电阻、金属电极体电阻和正背面金属电极与半导体材料的接触电阻三部分.其中细栅线的电阻、细栅线与硅的接触电阻对器件性能的影响最大.串联电阻增大,会降低电池片的短路电流,从而影响电池填充因子.并联电阻的变小也对电池的效率有很大的影响.在相同变化幅度下,电池效率对串联电阻比对并联电阻更加敏感.电池金属电极电阻引起的电学损失和电极遮光引起的光学损失是制约太阳电池效率的主要因素.加大栅线宽度可以减低栅线的线电阻,减小电学损失,但是也同时增大了金属电极的遮光面积,优化的电池设计需要综合考虑两方面的因素,例如在前表面制备大的高宽比的金属电极[6].2) 并联电阻.电池边缘漏电、电池表面污浊或耗尽区内的复合电流构成了电池的并联电阻.并联电阻严重影响电池片的填充因子.而并联电阻越大,漏电流也就越小.电池片的开路电压越大,越有利于提高电池片的转换效率.引起并联电阻小的因素主要有以下几个方面：硅片本身金属杂质含量过高或缺陷密度过大导致体内漏电；硅片边缘蚀刻不彻底或蚀刻过宽；由于背面印刷铝浆过程污染正面,导致p-n结烧穿；硅片方阻和烧结不匹配或银浆料与烧结不匹配导致的p-n结烧穿等[10].在目前商品化太阳电池中,正常的工艺操作基本能对并联漏电进行很好的控制.3 结论总结前面的讨论,对造成太阳电池光电转换效率低的原因总结如下：1) 太阳电池材料本身的光谱响应特性造成大部分能量浪费在短波光子被硅吸收后以热量的方式释放出来,这部分占总能量的32%;波长大于截止波长的光子基本不能被硅吸收,这部分约占总能量的19%.2) 对晶体硅太阳电池p-n结暗电流相对损失为6%~10%.3) 完全理想条件得到地面标准太阳光(AM1.5G)照射条件下,温度为25 ℃时,晶体硅电池理想条件下效率为26.8%.4) 当一束光线照射在平整的抛光硅片上时,约有32.6%的太阳光会被反射.5) 常规结构太阳电池在不考虑前电极影响下,表面减反膜吸收(主要为短波吸收)损失仅为总光学损失的8.68%；电池内部的自由载流子吸收,占光学总损失的23.64%；到达器件底部被Al-Si合金和Al层吸收的长波光子占总光学损失的40.90%.6) 间接带隙半导体中的辐射复合远比在直接带隙半导体中要小得多,在器件中不起作用；通常在掺杂浓度很高的硅中会产生俄歇复合;随着硅片厚度的减少电池效率损失增加,其原因是由于电池表面复合加强及部分长波光的吸收损失增大造成的.7) 电池金属电极电阻引起的电学损失和电极遮光引起的光学损失是制约太阳电池效率的主要因素.考虑造成太阳电池光电转换效率低的原因,主要从两个方面提高太阳电池转换效率.一是光学方面,尽可能提高太阳电池对入射光的吸收,以产生更多的光生载流子；另外是电学方面,尽量减少光生载流子在电池体内及表面处的复合,同时减少各种上、下电极的电阻损耗,使更多的电力能够输送出外部负载.回顾晶体硅太阳电池发展历程,由于制备工艺和电池结构设计的改善,电池的效率在过去十几年间不断取得突破,高效晶体硅电池设计的技术路线已经非常清晰.业界人士相信20%效率以上的低成本高效率太阳电池的产业化生产将在世界上多个地区,包括中国得以实现.致谢：本文得到青海民族大学校级理工自然科学项目(2014XJZ05)的资助，在此表示感谢.参考文献：[1] CHAPIN D M,FULLER C S,PEARSON G L.A new silicon p-n junction photocell for converting solar radiation into electrical power [J].Journalof Applied Physics,1954,25(4):676-681.[2]International Electrotechnical Commission.IEC 60904-3 ISBN [S].USA:International Electrotechnical Commission,2008:19-21.[3] GREEN M A.Solar cells-operating principles,technology and system application [M].Sidney:The University of New South Wales,1987:25-27.[4] 沈文忠.太阳能光伏技术与应用 [M].上海:上海交通大学出版社,2013:88-91.[5] SEOCKLEY W,QUEISSER H.Detailed balance limit of efficiency of p-n junction sollar cells [J].Journal of Applied Physics,1961,32(3):510-519. [6] 李涛,周春兰,宋洋,等.晶体硅太阳电池金属电极光学损失的理论分析与实验研究 [J].物理学报,2011,60(9):098801 1-5.[7] 丁雨田,张杨,王璟,等.直流反应磁控溅射预制ZnO晶种层工艺参数优化 [J].兰州理工大学学报,2012,38(4):1-4.[8] 陈亦峰.晶体硅太阳电池的数值模拟与损失分析[D].广州:中山大学太阳能研究所,2013:56-61.[9] GREEN M A.Solar cells operating principles,technology and system application [M].Sidney:The University of New South Wales,1987:136-141.[10] 张希堂,任明淑.影响晶体硅太阳能电池片效率的因素分析及改善措施[J].信息记录材料,2013,14(4):37-42.【文献来源】https:///academic-journal-cn_journal-lanzhou-university-technology_thesis/0201249239479.html。

单晶硅太阳能光伏组件平均光电转换效率及计算公式单晶硅太阳能光伏组件的平均光电转换效率受到多种因素的影响，包括光伏组件的材质类型、光照时间、光照强度、安装角度、表面清洁程度、电池衰减程度等。

在特定条件下，其光电转换效率可以用以下公式计算：
η= Pm（电池片的峰值功率）/A（电池片面积）×Pin（单位面积的入射光功率）。

其中，Pin=1KW/㎡=100mW/cm²。

同时，也可以通过太阳能电池效率公式来计算：
太阳能电池效率＝（开路电压x短路电流X填充因子）/电池面积X光照幅度x100％。

以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅单晶硅太阳能光伏组件的相关书籍或咨询相关技术人员。

单晶硅转换效率世界记录
摘要：
1.单晶硅光伏模块转换效率的世界记录
2.非晶硅太阳能电池的转换效率及应用领域
3.多晶硅的转换效率
4.钙钛矿/晶硅太阳能电池转换效率的新纪录
5.晶硅- 钙钛矿叠层电池的转换效率
正文：
单晶硅光伏模块转换效率的世界记录
近日，我国科研人员在单晶硅光伏模块领域取得了重大突破，其转换效率达到了24.37%，超过了美国SunPower 公司于2016 年6 月发布的24.1% 的转换效率，成为目前结晶硅光伏发电模块的世界最高水平。

非晶硅太阳能电池的转换效率及应用领域
非晶硅太阳能电池的转换效率在量产的大概在10% 左右，实验室里能达到18~21%，理论最高是50%(叠层的)。

非晶硅太阳能电池在0.3~0.7 微米波段的吸收率很高，其优势在于可以降低太阳能电池的成本。

然而，能否完全取代晶体硅太阳能电池还需进一步研究。

多晶硅的转换效率
随着技术的提高，目前多晶硅的转换效率也可以达到14% 左右。

钙钛矿/晶硅太阳能电池转换效率的新纪录
阿卜杜拉国王科技大学宣布，其钙钛矿/晶硅串联太阳能电池光电转换效率
达33.7%，再次创造了钙钛矿/晶硅串联太阳能电池的世界纪录。

晶硅- 钙钛矿叠层电池的转换效率
天通股份公司已掌握铌酸锂晶体材料制备关键核心技术，并已在商业级绒面CZ 硅片上实现了晶硅- 钙钛矿叠层电池33.5% 的全球最高转换效率。