硅太陽能電池分類

一、按硅片厚度分

可分為晶體硅太陽(yang)(yang)能電(dian)池和薄膜硅太陽(yang)(yang)能電(dian)池。

二、按材料的結晶形態分

可分為單晶硅（c-Si）和多晶硅（p-Si）太陽能(neng)電(dian)池兩類；

薄膜硅(gui)太(tai)陽(yang)能電(dian)池分為非晶硅(gui)（a-Si）薄膜太(tai)陽(yang)能電(dian)池、微晶硅(gui)（c-Si）太(tai)陽(yang)能電(dian)池和多晶硅(gui)（p-Si）薄膜太(tai)陽(yang)能電(dian)池三種。

1、單晶硅太陽能電池

轉(zhuan)換(huan)效率(lv)最(zui)高，技術也(ye)最(zui)為(wei)(wei)(wei)成熟。在(zai)實(shi)驗室里最(zui)高的(de)轉(zhuan)換(huan)效率(lv)為(wei)(wei)(wei)24.7%（理論最(zui)高光電(dian)轉(zhuan)化(hua)效率(lv)為(wei)(wei)(wei)25%），規(gui)模生(sheng)產時的(de)效率(lv)為(wei)(wei)(wei)18%（截至(zhi)2011年(nian)）。在(zai)大(da)規(gui)模應(ying)用和(he)工業生(sheng)產中仍(reng)占據主導地位，但由于單晶硅(gui)成本價(jia)格高，大(da)幅度降低其成本很困(kun)難，為(wei)(wei)(wei)了節(jie)省硅(gui)材料，發展了多品硅(gui)薄膜和(he)非晶硅(gui)薄膜作為(wei)(wei)(wei)單晶硅(gui)太陽能電(dian)池的(de)替代(dai)產品。

2、多晶硅太陽能電池

一(yi)般采用(yong)低(di)(di)(di)等(deng)級的半導體多(duo)晶硅(gui)(gui)，或者專(zhuan)門為太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)使用(yong)而(er)生產(chan)(chan)的鑄造(zao)多(duo)晶硅(gui)(gui)等(deng)材料。與(yu)單晶硅(gui)(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)相比，多(duo)晶硅(gui)(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)成(cheng)(cheng)本(ben)較(jiao)低(di)(di)(di)，而(er)且轉換效(xiao)率與(yu)單晶硅(gui)(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)比較(jiao)接近(jin)，它是太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的主要(yao)產(chan)(chan)品之一(yi)。多(duo)晶硅(gui)(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)硅(gui)(gui)片制造(zao)成(cheng)(cheng)本(ben)低(di)(di)(di)，組件效(xiao)率高，規模生產(chan)(chan)時(shi)的效(xiao)率已達18%左(zuo)右。多(duo)晶硅(gui)(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)占據主流(liu)，除取決于此(ci)類(lei)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的優異性(xing)能(neng)(neng)外，還在于其充足、廉(lian)價、無毒、無污染的硅(gui)(gui)原料來(lai)源，而(er)近(jin)年來(lai)多(duo)晶硅(gui)(gui)成(cheng)(cheng)本(ben)的降低(di)(di)(di)更將使多(duo)晶硅(gui)(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)大行(xing)其道。

3、非晶硅薄膜太陽能電池

成本(ben)低(di)重(zhong)量輕，便(bian)于(yu)大(da)規模生產(chan)，有極大(da)的(de)潛力。非(fei)晶(jing)(jing)態硅，其(qi)(qi)原(yuan)子結(jie)構不(bu)像晶(jing)(jing)體(ti)硅那樣排列得有規則，而是一種不(bu)定(ding)形晶(jing)(jing)體(ti)結(jie)構的(de)半導體(ti)。非(fei)晶(jing)(jing)硅屬于(yu)直接帶系(xi)材料，對陽光(guang)吸收(shou)系(xi)數(shu)高(gao)，只(zhi)需要(yao)1μm厚的(de)薄(bo)膜就可以吸收(shou)80%的(de)陽光(guang)。非(fei)晶(jing)(jing)硅薄(bo)膜太(tai)陽能電(dian)(dian)池(chi)(chi)于(yu)1976年問(wen)世，南于(yu)硅原(yuan)料不(bu)足和(he)價格上漲(zhang)，促進了高(gao)效使用(yong)硅的(de)技術和(he)非(fei)晶(jing)(jing)硅薄(bo)膜系(xi)太(tai)陽能電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)開(kai)發。非(fei)晶(jing)(jing)硅薄(bo)膜電(dian)(dian)池(chi)(chi)低(di)廉(lian)的(de)成本(ben)彌(mi)補(bu)了其(qi)(qi)在光(guang)電(dian)(dian)轉換效率上的(de)不(bu)足。但是南于(yu)非(fei)晶(jing)(jing)硅缺陷較多，制(zhi)備的(de)太(tai)陽能電(dian)(dian)池(chi)(chi)效率偏(pian)低(di)，且受(shou)制(zhi)于(yu)其(qi)(qi)材料引發的(de)光(guang)電(dian)(dian)效率衰(shuai)退效應，穩定(ding)性不(bu)高(gao)，直接影響了它(ta)的(de)實際應用(yong)。

4、微晶硅（μc-Si）薄膜太陽能電池

同樣由于光電效率衰退效應致使(shi)其性能不穩定。發展受(shou)到(dao)一(yi)定的限制。

5、多晶硅薄膜太陽能電池

是近年(nian)來(lai)太陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)池研究的熱(re)點。雖然多(duo)晶(jing)硅屬于間(jian)接(jie)帶隙(xi)材(cai)料，不(bu)是理想的薄膜太陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)池材(cai)料，但是隨著陷光技術(shu)、鈍化技術(shu)以及載流子束(shu)縛技術(shu)的不(bu)斷發展，人們完全有可能(neng)(neng)制備出高效、廉價的多(duo)晶(jing)硅薄膜太陽(yang)能(neng)(neng)電(dian)池。

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硅太陽能電池工作原理

太陽能電池發電的(de)原理(li)主要(yao)是半導體的(de)光電效應(ying)，一般的(de)半導體主要(yao)結構如下：硅材料是一種(zhong)半導體材料，太陽能電池發電的(de)原理(li)主要(yao)就(jiu)是利用(yong)這種(zhong)半導體的(de)光電效應(ying)。

當(dang)硅(gui)晶(jing)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)摻入(ru)其他的雜(za)質，如硼（黑色或(huo)銀(yin)灰色固體(ti)(ti)，熔(rong)點為(wei)2 300℃，沸點為(wei)3 658℃，密度(du)為(wei)2.349/cm3，硬度(du)僅次(ci)于(yu)金剛石，在室溫下較穩(wen)定，可與氮(dan)、碳、硅(gui)作用，高溫下硼還與許(xu)多金屬和金屬氧化(hua)物(wu)反(fan)應，形成(cheng)(cheng)金屬硼化(hua)物(wu)。這(zhe)些(xie)化(hua)合物(wu)通(tong)常是高硬度(du)、耐熔(rong)、高電導率(lv)和化(hua)學惰性的物(wu)質）、磷(lin)等，當(dang)摻入(ru)硼時(shi)，硼元(yuan)素能夠俘獲電子，硅(gui)晶(jing)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)就會存在一個(ge)空(kong)穴，這(zhe)個(ge)空(kong)穴因為(wei)沒有電子而變(bian)得很不穩(wen)定，容(rong)易吸收電子而中(zhong)(zhong)和，它就成(cheng)(cheng)為(wei)空(kong)穴型半導體(ti)(ti)，稱為(wei)P型半導體(ti)(ti)（在半導體(ti)(ti)材料硅(gui)或(huo)鍺晶(jing)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)摻入(ru)三價(jia)元(yuan)素雜(za)質可構成(cheng)(cheng)缺殼粒的P型半導體(ti)(ti)，摻入(ru)五價(jia)元(yuan)素雜(za)質可構成(cheng)(cheng)多余殼粒的N型半導體(ti)(ti)）。

同樣，摻入磷原(yuan)子(zi)以后，因(yin)為磷原(yuan)子(zi)有五個電(dian)(dian)子(zi)，所(suo)以就會有一(yi)(yi)個電(dian)(dian)子(zi)變(bian)得(de)非常活躍，形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)電(dian)(dian)子(zi)型(xing)(xing)(xing)(xing)半導(dao)體(ti)(ti)，稱(cheng)為N型(xing)(xing)(xing)(xing)半導(dao)體(ti)(ti)。P型(xing)(xing)(xing)(xing)半導(dao)體(ti)(ti)中(zhong)含有較多(duo)的(de)空穴，而(er)(er)N型(xing)(xing)(xing)(xing)半導(dao)體(ti)(ti)中(zhong)含有較多(duo)的(de)電(dian)(dian)子(zi)，這(zhe)樣，當P型(xing)(xing)(xing)(xing)和N型(xing)(xing)(xing)(xing)半導(dao)體(ti)(ti)結合在一(yi)(yi)起時(shi)。在兩種(zhong)半導(dao)體(ti)(ti)的(de)交界面區(qu)(qu)(qu)(qu)域里會形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)一(yi)(yi)個特殊(shu)的(de)薄層，界面的(de)P型(xing)(xing)(xing)(xing)一(yi)(yi)側帶負電(dian)(dian)，N型(xing)(xing)(xing)(xing)一(yi)(yi)側帶正電(dian)(dian)，出(chu)現了(le)濃度(du)差。N區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)電(dian)(dian)子(zi)會擴散(san)到(dao)P區(qu)(qu)(qu)(qu)，P區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)空穴會擴散(san)到(dao)N區(qu)(qu)(qu)(qu)，一(yi)(yi)旦擴散(san)就形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)一(yi)(yi)個由N指向P的(de)“內(nei)電(dian)(dian)場”，從(cong)而(er)(er)阻止擴散(san)進(jin)行。達到(dao)平衡后，就形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)這(zhe)樣一(yi)(yi)個特殊(shu)的(de)薄層形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)電(dian)(dian)勢差，從(cong)而(er)(er)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)PN結。當晶片受光后，PN結中(zhong)，N型(xing)(xing)(xing)(xing)半導(dao)體(ti)(ti)的(de)空穴往P型(xing)(xing)(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)(qu)移(yi)動(dong)，而(er)(er)P型(xing)(xing)(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)(qu)中(zhong)的(de)電(dian)(dian)子(zi)往N型(xing)(xing)(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)(qu)移(yi)動(dong)，從(cong)而(er)(er)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)從(cong)N型(xing)(xing)(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)(qu)到(dao)P型(xing)(xing)(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)電(dian)(dian)流(liu)。然后在PN結中(zhong)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)電(dian)(dian)勢差，這(zhe)就形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)電(dian)(dian)源。

由于半導(dao)體(ti)(ti)不(bu)是電(dian)的(de)良導(dao)體(ti)(ti)，電(dian)子在(zai)(zai)通(tong)過(guo)PN結后(hou)如果在(zai)(zai)半導(dao)體(ti)(ti)中流動，電(dian)阻(zu)非常(chang)大，損耗也就非常(chang)大。但如果在(zai)(zai)上層全(quan)部涂(tu)上金屬，陽光(guang)就不(bu)能通(tong)過(guo)，電(dian)流就不(bu)能產生，因此(ci)一般用金屬網格覆(fu)蓋(gai)PN結，以增加入(ru)射光(guang)的(de)面積(ji)。另外硅(gui)表面非常(chang)光(guang)亮，會反射掉大量(liang)的(de)太陽光(guang)，不(bu)能被(bei)電(dian)池利用。

為此，科學(xue)家們(men)給它(ta)涂上了(le)一(yi)層(ceng)反(fan)(fan)射(she)(she)系(xi)數非常(chang)小的(de)保護膜(mo)（減(jian)(jian)反(fan)(fan)射(she)(she)膜(mo)），實際工業生產基本都(dou)是(shi)用(yong)化學(xue)氣相沉積一(yi)層(ceng)氮(dan)化硅(gui)(gui)膜(mo)，厚度在(zai)1000A左(zuo)右。將反(fan)(fan)射(she)(she)損失減(jian)(jian)小到5%甚至更小。或者采(cai)用(yong)制(zhi)備絨面(mian)的(de)方(fang)法，即用(yong)堿溶液（一(yi)般(ban)為NaOH溶液）對(dui)硅(gui)(gui)片(pian)進行各向異(yi)性腐蝕在(zai)硅(gui)(gui)片(pian)表面(mian)制(zhi)備絨面(mian)。入射(she)(she)光(guang)在(zai)這種表面(mian)經過多次反(fan)(fan)射(she)(she)和(he)折射(she)(she)，降低了(le)光(guang)的(de)反(fan)(fan)射(she)(she)，增加了(le)光(guang)的(de)吸收，提高了(le)太(tai)(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)的(de)短(duan)路電(dian)流和(he)轉換效率。一(yi)個電(dian)池(chi)所能(neng)提供的(de)電(dian)流和(he)電(dian)壓(ya)畢競有限，于是(shi)人(ren)們(men)又將很多電(dian)池(chi)（通常(chang)是(shi)36個）并聯或串聯起來使用(yong)，形成太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)光(guang)電(dian)板。