晶体硅太阳能电池板的基本原理

　  太阳能电池板的分类

　　太阳能电池板是将太阳辐射能直接转换成电能的种器件。 迄今为止，人们已研究了100多种不同材料、不同结构、不同用途和不同形式的太阳能电池板，由于种类繁多，可以有多种分类方法。

　　1.按基体材料分

　　1.1硅太阳能电池板

　　硅太阳能电池板是指以硅为基体材料的太阳能电池板。硅是目前太阳电池应用多的材料,包括单晶硅太阳能电池板、多晶硅太阳能电池板、非晶硅太阳能电池板和微晶硅太阳能电池板等。

　　(1)单晶硅( Single Crystaline-Si)太阳能电池板

　　单晶硅太阳电池是采用单晶硅片来制造的太阳能电池板，这类太阳能电池板发展早,技术也为成熟。与其他种类的电池相比，单晶硅太阳能电池板的性能稳定,转换效率高，目前规模化生产的商品电池效率已达17% ~22%。由于技术的进步，价格也不断下降,曾经长时期占领大的市场份额,但由于生产成本较高,年产量在1998年后已被多晶硅太阳能电池板超过。不过在以后的若千年内，单晶硅太阳能电池板仍会继续发展，通过大规模生产和向超薄、高效发展，有望进一步降低成本.并保持较高的市场份额。

　　(2)多晶硅( Polycrystaline-Si)太阳能电池板

　　在制作多晶硅太阳能电池板时，作为原料的高纯硅不是拉成单品，而是熔化后浇铸成正方龙日不同取向的晶硅锭，然后使用切割机切成薄片,再加工成电池。由于硅片是由多个不同大小、不同取向的晶粒构成,因而多晶硅太阳能电池板的转换效率要比单晶硅太阳能电池板低，规模化生产的商品多晶硅太阳能电池板转换效率七达到16%～19%。由于其制造成本比较低，所以近年来发展很快，已成为产量和市场占有平有率高的太阳电池。

　　(3)非晶硅( Amorphous-Si)太阳能电池板

　　非晶硅太阳能电池板的厚度不到lum,不足晶体硅太阳能电池板厚度的1/100,可节省供应紧张的硅材料，也大大降低了制造成本。又由于分解沉积的温度比较低(200℃左右)，因此制作时能量消耗少，成本比较低，适于大规模生产,单片电池面积可以做得很大(如0.5mx1.0m),整齐美观。在太阳光谱的可见光范围内,非晶硅的吸收系数比晶体硅大近一个数量级。非晶硅太阳能电池板光谱响应的峰值与太阳光谱的峰值很接近。由于非晶硅材料的本征吸收系数很大,因此非晶硅太阳能电池板在弱光下的发电能力远高于晶体硅太阳能电池板。在1980年非晶硅太阳能电池板实现商品化后，日本三洋电器公司率先利用其制成计算器电源，此后应用范围逐渐从多种电子消费产品，如手表、计算器、玩具等扩展到户用电源光伏电站等。非晶硅太阳能电池板成本低，便于大规模生产，易于实现与建筑一体化，有着巨大的市场潜力。

　　但是，非晶硅太阳能电池板效率比较低，规模化生产的商品非晶硅电池转换效率多在6% ～10%。由于材料引发的光致衰减效应，特别是单结的非晶硅太阳电池稳定性不高。近10年来，经努力研究，目前非晶硅单结电池和叠层电池的高转换效率都已显著提高稳定性问题也有所改善，但尚未彻底解决问题,所以作为电力电源，还未能大量推广。

　　(4)微晶硅(uc-Si)太阳能电池板

　　为了获得具有高效率高稳定性的硅基薄膜太阳能电池板，近年来又出现了微晶薄膜硅太阳能电池板，微晶硅可以在接近室温的低温下制备，特别是使用大量氢气稀释的硅烷，可以生成晶粒尺寸10nm的微晶硅薄膜，薄膜厚度一一般在2 ～3um。到20世纪90年代中期,微晶硅电池的高效率已经超过非晶硅，达到10%以上,而且没有出现光致衰退效应，但至今尚未达到大规模工业化生产的水平。现在已投人实际应用的是以非晶硅太阳电池为顶层、微晶硅太阳能电池板为底层的(sipe-S5)叠层太阳能电池板。目前微晶硅(B,=1eV)和非品硅(E.=1.7eV)的看层大电池转换效率已经超过14，显示出良好的应用前景。然而，由于微品硅薄限中合有大量的非品鞋所以不能黎单品硅那样直接形成PAN结面必须微成PIN结因此，如极放的来被缺街很低的本征法以及在温度比较低的艺条件下制备非品社合很少的微品法集取，是今后进一步提高微品硅太阳电池转换效率的关键。

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