非晶硅薄膜太阳能电池.ppt

非晶硅薄膜太阳能电池应用分析1. 简介非晶硅薄膜太阳能电池是一种主要由非晶硅薄膜材料制成的光伏电池。

本章将介绍非晶硅薄膜太阳能电池的基本原理和优点，以及其在太阳能行业中的前景和应用。

2. 非晶硅薄膜太阳能电池的技术原理本章将详细介绍非晶硅薄膜太阳能电池的技术原理，包括其制备、结构、物理特性等方面的内容。

同时，还将重点探讨非晶硅薄膜太阳能电池的能量转换效率、光电性能、光损失等方面的问题。

3. 非晶硅薄膜太阳能电池的应用现状本章将介绍非晶硅薄膜太阳能电池在各个领域的应用情况，包括建筑、汽车、移动电源、航空航天等方面。

同时，还将分析非晶硅薄膜太阳能电池在实际应用中面临的挑战和前景。

4. 非晶硅薄膜太阳能电池的未来发展方向本章将分析非晶硅薄膜太阳能电池的未来发展趋势和方向。

主要从材料、工艺、结构和技术方面探讨非晶硅薄膜太阳能电池的改进和提高能量转换效率等方面的发展。

5. 结论本文对非晶硅薄膜太阳能电池的技术原理、应用现状和未来展望进行了比较全面的介绍和分析。

结合当前的环境和产业背景，本文认为非晶硅薄膜太阳能电池具有广阔的市场前景，并有望在未来成为太阳能电池领域的主流产品之一。

第一章：简介随着全球能源需求的不断增长和对可再生能源的需求越来越强烈，太阳能电池作为最具代表性的新能源技术之一，正变得越来越受到人们的关注。

非晶硅薄膜太阳能电池（Amorphous Silicon Thin Film Solar Cell，简称a-Si电池）是目前人们对太阳能电池的一种有效研究和开发方向之一。

相较于传统的多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池，a-Si电池具有材料和制造成本低、可扩展性高、透明性好等特点。

本章将介绍非晶硅薄膜太阳能电池的基本原理和优点，以及其在太阳能行业中的前景和应用。

1.1 非晶硅薄膜太阳能电池的基本原理多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池的构造非常相似，主要由n型硅和p型硅两种材料组成。

在阳光的照射下，太阳能会被电池中的半导体材料吸收，产生电子与空穴。

单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜太阳能电池的工作原理及区别硅太阳能电池的外形及基本结构如图1。

其中基本材料为P型单晶硅，厚度为0.3—0.5mm左右。

上表面为N+型区，构成一个PN+结。

顶区表面有栅状金属电极，硅片背面为金属底电极。

上下电极分别与N+区和P区形成欧姆接触，整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。

当入发射光照在电池表面时，光子穿过减反射膜进入硅中，能量大于硅禁带宽度的光子在N+区，PN+结空间电荷区和P区中激发出光生电子一一空穴对。

各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。

光生电子留于N+区，光生空穴留于P区，在PN+结的两侧形成正负电荷的积累，产生光生电压，此为光生伏打效应。

当光伏电池两端接一负载后，光电池就从P区经负载流至N+区，负载中就有功率输出。

太阳能电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。

靠近顶区湿产生阳光电流对短波长的紫光（或紫外光）敏感，约占总光源电流的5—10%（随N+区厚度而变），PN+结空间电荷的光生电流对可见光敏感，约占5%左右。

电池基体域产生的光电流对红外光敏感，占80—90%，是光生电流的主要组成部分。

iS电E1•太阳能电池的基本结构及工作原理2.单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是当前开发得最快的一种太阳能电池，它的构成和生产工艺已定型，产品已广泛用于宇宙空间和地面设施。

这种太阳能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能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，经过复拉制成太阳能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。

硅片经过成形、抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。

加工太阳能电池片，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。

这样就在硅片上形成PN 结。

然后采用丝网印刷法，将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，至此，单晶硅太阳能电池的单体片就制成了。

非晶硅太阳电池的原理非晶硅太阳电池是20世纪70年代中期发展起来的一种新型薄膜太阳电池，与其他太阳电池相比，非晶硅电池具有以下突出特点：1).制作工艺简单，在制备非晶硅薄膜的同时就能制作pin结构。

2).可连续、大面积、自动化批量生产。

3).非晶硅太阳电池的衬底材料可以是玻璃、不锈钢等，因而成本小。

4).可以设计成各种形式，利用集成型结构，可获得更高的输出电压和光电转换效率。

5).薄膜材料是用硅烷SiH4等的辉光放电分解得到的，原材料价格低。

1.非晶硅太阳电池的结构、原理及制备方法非晶硅太阳电池是以玻璃、不锈钢及特种塑料为衬底的薄膜太阳电池，结构如图1所示。

为减少串联电阻，通常用激光器将TCO膜、非晶硅(A-si)膜和铝(Al)电极膜分别切割成条状，如图2所示。

国际上采用的标准条宽约1cm,称为一个子电池，用内部连接的方式将各子电池串连起来，因此集成型电池的输出电流为每个子电池的电流，总输出电压为各个子电池的串联电压。

在实际应用中，可根据电流、电压的需要选择电池的结构和面积，制成非晶硅太阳电池。

1.1 工作原理非晶硅太阳电池的工作原理是基于半导体的光伏效应。

当太阳光照射到电池上时，电池吸收光能产生光生电子—空穴对，在电池内建电场Vb的作用下，光生电子和空穴被分离，空穴漂移到P边，电子漂移到N边，形成光生电动势VL, VL 与内建电势Vb相反，当VL = Vb时，达到平衡; IL = 0, VL达到最大值，称之为开路电压Voc ; 当外电路接通时，则形成最大光电流，称之为短路电流Isc，此时VL= 0;当外电路加入负载时，则维持某一光电压VL和光电流IL。

其I--V特性曲线见图3非晶硅太阳电池的转换效率定义为:Pi是光入射到电池上的总功率密度，Isc是短路电流密度，FF为电池的填充因子，Voc为开路电压，Im 和 Vm 分别是电池在最大输出功率密度下工作的电流密度和电压。

目前，子电池的开路电压约在0.8V—0.9V之间，Isc达到13mA/cm2，FF在0.7-0.8之间，η达到12%以上。

非晶硅薄膜太阳能电池全国仅有的几家太阳薄膜电池生产企业：/深圳市拓日新能源科技股份有限公司/上海神舟新能源发展有限公司---上海航天汽车机电股份有限公司下属的全资子公司/ 河南昆仑太阳能有限公司/交大南洋---上海交大泰阳绿色能源有限公司/天威保变-- 保定天威薄膜光伏有限公司(是保定天威保变电气股份有限公司（沪市A股上市公司，股票代码600550）直属子公司)/金晶科技--金晶（集团）有限公司，/孚日光伏---孚日集团股份有限公司/风帆股份有限公司等。

简介非晶硅薄膜太阳能电池是一种以非晶硅化合物为基本组成的薄膜太阳能电池。

按照材料的不同，当前硅太阳能电池可分为三类：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。

生产成本低由于反应温度低，可在200℃左右的温度下制造，因此可以在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上淀积薄膜，易于大面积化生产，成本较低。

单节非晶硅薄膜太阳能电池的生产成本目前可降到1.2美元/Wp。

叠层非晶硅薄膜电池的成本可降至1美元/Wp以下。

能量返回期短转换效率为6%的非晶硅太阳能电池，其生产用电约1.9度电/瓦，由它发电后返回上述能量的时间仅为1.5-2年。

适于大批量生产非晶硅材料是由气相淀积形成的，目前已被普遍采用的方法是等离子增强型化学气相淀积(PECVD)法。

此种制作工艺可以连续在多个真空淀积室完成，从而实现大批量生产。

采用玻璃基板的非晶硅太阳能电池，其主要工序（PECVD）与TFT-LCD阵列生产相似，生产方式均具有自动化程度高、生产效率高的特点。

在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。

特别是射频辉光放电法由于其低温过程(～200℃)，易于实现大面积和大批量连续生产，现成为国际公认的成熟技术。

高温性能好当太阳能电池工作温度高于标准测试温度25℃时，其最佳输出功率会有所下降；非晶硅太阳能电池受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小得多。

非晶硅薄膜电池
非晶硅薄膜电池，也称为非晶硅太阳能电池，是一种光伏
电池技术。

它使用非晶硅（a-Si）材料作为光电转换层，将太阳能转化为电能。

非晶硅材料是由非晶形态的硅原子组成，其晶格结构不规则，而不同于晶体硅的有序结构。

这使得非晶硅具有一些
特殊的电学和光学性质。

非晶硅薄膜电池的制作过程主要包括以下步骤：
1. 材料准备：将特定成分的硅化合物蒸发在基板上，形成
非晶硅薄膜。

2. 电极制备：在薄膜上加上透明导电氧化物电极和背电极。

3. 光学改性：可进行氢化、氟化等处理来改善非晶硅的光
学吸收性能。

4. 封装：将薄膜电池封装于透明保护层中。

非晶硅薄膜电池具有以下优点：
1. 高效率转化：非晶硅薄膜电池可以将太阳能转化为电能，其转换效率较高。

2. 薄膜结构：由于非晶硅材料的特性，非晶硅薄膜电池可
以制作成薄膜结构，更适合柔性电子设备的应用。

3. 成本低：非晶硅材料相对廉价且易于制备，在能源产业
中具有较大潜力。

尽管非晶硅薄膜电池具有一些优点，但也存在一些限制，
如稳定性较差、光电转换效率相对较低等。

在太阳能电池
技术的发展中，其他类型的电池如多晶硅电池、薄膜太阳
能电池等也在不断取得进展。