1、多晶硅薄膜太阳能电池制作人：张春芳学号：20132160181.研究背景研究背景可持续发展，环境保护等观念的深入人心近年常规化石能源的日渐枯竭多晶硅太阳能电池是很有前景的4135薄膜化(或薄层化)是降低太阳能电池成本的主要手段和发展趋势。非晶硅薄膜太阳电池虽在成本上具有一定优势,但光疲劳效应严重制约了其发展。多晶硅薄膜电池是兼具单晶硅和多晶硅电池的高转换效率和长寿命以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简单等优点的新一代电池。1.研究背景研究背景2.电池工作原理电池工作原理41235工作原理：基于太阳光与半导体材料的作用而形成光伏效应。光伏效应：光与半导体的相互作用可以产生光生载流子。当将所产生
2、的电子-空穴对靠半导体内形成的势垒分开到两极时,两极间会产生电势,称为光生伏打效应,简称光伏效应。3.电池的结构电池的结构前电极P型N型背电极支撑衬底增透膜绝缘膜4.电池的制备工艺电池的制备工艺补底的制备和选择隔离层的制备籽晶层的制备Text inhereText inhere多晶硅薄膜制备电学限制晶粒的增大光学限制电极制备PN结制备钝化6.背表面进行钝化2.多晶硅薄膜的宽度至少是厚度的一倍3.少数载流子扩散长度至少是厚度一倍4.衬底必须具有机械支撑能力5.良好的背电极5.电池对薄膜的基本要求电池对薄膜的基本要求1.多晶硅薄膜厚度为5m 150m 7.良好的晶粒界6.多晶硅薄膜制备方法多晶硅薄
3、膜制备方法1 半导体液相外延生长法（LPE）2 区熔再结晶法(ZMR法)3 等离子喷涂法(PSM)4 固相结晶法(SPC)5 化学气相沉积法(CVD)6.多晶硅薄膜制备方法多晶硅薄膜制备方法Add Your Title LPE法生长技术已广泛用于生长高质量和化合物半导体异质结构，也可以在平面和非平面衬底上生长,能获得结构完美的材料。近年来用LPE技术生长晶体硅薄膜来制备高效薄膜太阳电池引起了广泛的兴趣。LPE生长可以进行掺杂,形成n-型和p-型层,LPE生长设备为通用外延生长设备,生长温度为300900,生长速率为0.2m/min2m/min,厚度为0.5m100m.外延层的形貌决定于结晶条件
4、,并可直接获得具有绒面结构的外延层。半导体液相外延生长法（LPE）在硅上形成SiO2层,用LPCVD法在其上沉积硅层,将该层进行区熔再结晶(ZMR)形成多晶硅层。为了满足光伏电池对层厚的要求,在ZMR层上用CVD法生长一定厚度的硅层作为激活层,用扫描加热使其晶粒增大至几毫米,从而形成绝缘层硅(sol).为制备多晶硅薄膜太阳电池,在激活层表面进行腐蚀形成绒面结构,并进行n型杂质扩散形成p-n结,然后进行表面钝化处理和沉积减反射层,并制备电极,进行背面腐蚀和氢化处理,制作背电极,即制成多晶硅薄膜太阳能电池。区熔再结晶法(ZMR法)6.多晶硅薄膜制备方法多晶硅薄膜制备方法6.多晶硅薄膜制备方法多晶硅
5、薄膜制备方法Add Your Title 硅粉在高温等离子体中加热熔化,熔化的粒子沉积在衬底上,衬底由加热器加热、沉积前,用红外热偶测试衬底温度,使之保持在1200.沉积的多晶硅膜厚度为200m1000m。用等离子体喷涂沉积多晶硅薄膜太阳电池,全部采用低温度等离子CVD工艺。用碱或酸溶液腐蚀沉积的多晶硅层,在其上于200用等离子CVD形成厚度为20010-8cm的微晶硅作为发射层,并制备ITO减反射层和银浆电极构成太阳电池。等离子喷涂法(PSM)6.多晶硅薄膜制备方法多晶硅薄膜制备方法Add Yur Title 用化学气相沉积法(CVD),在铝陶瓷衬底上沉积3m5m的硅薄膜。为了获得高质量的硅
6、薄膜,铝陶瓷衬底上预先沉积Si3N4/TiO2(65010-8 cm)双层减反射膜.在硅薄膜沉积时,引入硼掺杂.用CW-Ar激光束熔化沉积的硅膜,在氮气氛中,400500下再结晶.制备薄膜太阳电池时,用常规方法进行p扩散和沉积ITO膜,用氢等离子来钝化晶体缺陷.化学气相沉积法(CVD)6.多晶硅薄膜制备方法多晶硅薄膜制备方法 开始材料-Si用SiH辉光放电沉积在平面或绒面衬底上,沉积时加PH3,形成p-掺杂层,p-掺杂层典型的厚度为170nm,在其上沉积不掺杂的-Si层.通过改变沉积条件,如压力、RF功率等来改变不掺杂的-Si层的结构.沉积后,在真空中600下进行退火,使-Si层进行固相结晶,
7、形成多晶硅。固相结晶法固相结晶法(SPC)7.如何提高电池转换效率如何提高电池转换效率 限制太阳能电池转换效率的因素很多，提高吸光率和减少载流子复合是提高转换效率最重要的2种方法。众所周知，吸光率越大，电池转换效率越高。si对可见光的光学吸收长度约为150um。由此可见，传统单晶与非晶硅太阳能电池的厚度为200um左右，有利于充分吸收太阳光能量。按照国际认定的标准，新一代薄膜太阳能电池的厚度应在50um以下。这意味着必须使较长波段的光在薄膜的上下表面间来回反射，以增加其光程，达到提高吸光率的目的。7.如何提高电池转换效率如何提高电池转换效率要使吸光率A（）在宽谱带范围内达到高值，可以采取2种方
8、法。使薄膜电池上表面反射系数Rf接近于0，通常采用由ZnS、MgF、TiO2和Si构成的单层或多层减反膜使薄膜电池背面的反射系数Rb接近理想的100，通常用在基片上蒸镀金属膜作为反射层的方法增加电池背面的反射系数。提高吸光率030201如何加大晶粒粒度从而减少晶界如何钝化晶界如何使晶粒具有择优取向从而避开晶界的影响8.电池的电池的研究研究方向方向9.电池的应用领域电池的应用领域交通领域通讯领域用户电源太阳能建筑如航标灯、铁路信号灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等(1)3-5KW家庭屋顶并网发电
9、系统;(2)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给发展趋势制造绒面、减反射膜和高反射背电极来增加太阳光的透过率衬底与薄膜材料之间增加一介质层以阻挡衬底杂质向硅薄膜材料的扩散以及绝缘丝网印刷技术制备细金属栅电极表面和体钝化以降低薄膜晶粒晶界和晶格错位缺陷10.电池的发展趋势电池的发展趋势及前景及前景10.电池的发展趋势电池的发展趋势及前景及前景Content 02Content 01 多晶硅薄膜太阳能电池是兼具晶体硅太阳能电池的高光电转换效率、稳定长寿和非晶硅太阳能电池的材料制备工艺简单、成本低,并且无污染,可大面积生长等优点于一身的新一代太阳能电池,具有广阔的发展前景发展前景11.总结总结 太阳能的光伏应用已给我们展示了非常广阔的前景，薄膜化(或薄层化)是降低太阳能电池成本的主要手段和发展趋势。多晶硅薄膜电池是兼具单晶硅和多晶硅电池的高转换效率和长寿命以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简单等优点的新一代电池，必定大力发展。THANK YOU!Thats all!
