硅太陽能電池分類

一、按硅片厚度分

可分為(wei)晶(jing)體硅(gui)太陽(yang)能(neng)電(dian)池和(he)薄膜硅(gui)太陽(yang)能(neng)電(dian)池。

二、按材料的結晶形態分

可分為(wei)單(dan)晶(jing)硅（c-Si）和多晶(jing)硅（p-Si）太(tai)陽能電池兩(liang)類(lei)；

薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)硅(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)池(chi)分為非晶硅(gui)（a-Si）薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)池(chi)、微(wei)晶硅(gui)（c-Si）太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)池(chi)和多晶硅(gui)（p-Si）薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電(dian)池(chi)三種。

1、單晶硅太陽能電池

轉(zhuan)(zhuan)換效率(lv)最(zui)(zui)高(gao)，技(ji)術(shu)也最(zui)(zui)為(wei)成熟。在(zai)實驗室里最(zui)(zui)高(gao)的轉(zhuan)(zhuan)換效率(lv)為(wei)24.7%（理論最(zui)(zui)高(gao)光(guang)電(dian)轉(zhuan)(zhuan)化效率(lv)為(wei)25%），規模(mo)生產時的效率(lv)為(wei)18%（截至2011年）。在(zai)大(da)規模(mo)應用和(he)(he)工業生產中仍占據主導地位(wei)，但(dan)由(you)于單晶硅成本價格(ge)高(gao)，大(da)幅(fu)度(du)降低其成本很困難，為(wei)了(le)節省硅材(cai)料，發展(zhan)了(le)多品(pin)硅薄(bo)膜和(he)(he)非晶硅薄(bo)膜作(zuo)為(wei)單晶硅太陽能電(dian)池的替(ti)代產品(pin)。

2、多晶硅太陽能電池

一(yi)般采用低(di)等級的半導體多(duo)(duo)晶硅(gui)，或(huo)者專門為太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)使用而生(sheng)產(chan)的鑄(zhu)造(zao)多(duo)(duo)晶硅(gui)等材料。與單晶硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)相比，多(duo)(duo)晶硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)成(cheng)本較低(di)，而且轉換效率(lv)(lv)與單晶硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)比較接(jie)近，它是太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的主(zhu)要(yao)產(chan)品之一(yi)。多(duo)(duo)晶硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)硅(gui)片制造(zao)成(cheng)本低(di)，組(zu)件(jian)效率(lv)(lv)高，規模生(sheng)產(chan)時(shi)的效率(lv)(lv)已達18%左右。多(duo)(duo)晶硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)占據主(zhu)流，除取決(jue)于(yu)此(ci)類電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的優異性能(neng)外，還在于(yu)其充足、廉價、無(wu)毒、無(wu)污(wu)染的硅(gui)原料來(lai)源，而近年來(lai)多(duo)(duo)晶硅(gui)成(cheng)本的降低(di)更將使多(duo)(duo)晶硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)大(da)行(xing)其道(dao)。

3、非晶硅薄膜太陽能電池

成(cheng)本(ben)(ben)低(di)重(zhong)量輕，便于(yu)(yu)大規模(mo)生產，有極大的(de)(de)(de)潛力。非(fei)(fei)晶(jing)態硅(gui)(gui)(gui)，其(qi)(qi)原子(zi)結構不(bu)(bu)像晶(jing)體(ti)(ti)硅(gui)(gui)(gui)那樣(yang)排列得有規則，而(er)是一種不(bu)(bu)定形晶(jing)體(ti)(ti)結構的(de)(de)(de)半導體(ti)(ti)。非(fei)(fei)晶(jing)硅(gui)(gui)(gui)屬于(yu)(yu)直接(jie)帶系材(cai)料，對(dui)陽(yang)光(guang)(guang)吸(xi)收(shou)(shou)系數高(gao)，只需要(yao)1μm厚(hou)的(de)(de)(de)薄(bo)膜(mo)就可以吸(xi)收(shou)(shou)80%的(de)(de)(de)陽(yang)光(guang)(guang)。非(fei)(fei)晶(jing)硅(gui)(gui)(gui)薄(bo)膜(mo)太陽(yang)能電(dian)(dian)池于(yu)(yu)1976年問世，南(nan)于(yu)(yu)硅(gui)(gui)(gui)原料不(bu)(bu)足和價格(ge)上漲，促(cu)進了高(gao)效使用(yong)硅(gui)(gui)(gui)的(de)(de)(de)技術和非(fei)(fei)晶(jing)硅(gui)(gui)(gui)薄(bo)膜(mo)系太陽(yang)能電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)開發。非(fei)(fei)晶(jing)硅(gui)(gui)(gui)薄(bo)膜(mo)電(dian)(dian)池低(di)廉的(de)(de)(de)成(cheng)本(ben)(ben)彌補了其(qi)(qi)在光(guang)(guang)電(dian)(dian)轉換效率上的(de)(de)(de)不(bu)(bu)足。但(dan)是南(nan)于(yu)(yu)非(fei)(fei)晶(jing)硅(gui)(gui)(gui)缺(que)陷較多，制(zhi)(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)太陽(yang)能電(dian)(dian)池效率偏低(di)，且受制(zhi)(zhi)于(yu)(yu)其(qi)(qi)材(cai)料引發的(de)(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)(dian)效率衰退效應，穩定性不(bu)(bu)高(gao)，直接(jie)影響(xiang)了它的(de)(de)(de)實際應用(yong)。

4、微晶硅（μc-Si）薄膜太陽能電池

同樣由于光(guang)電效率衰退效應致使其性能(neng)不(bu)穩定。發展受到一(yi)定的限制。

5、多晶硅薄膜太陽能電池

是(shi)近年來太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)研(yan)究的熱點。雖然多(duo)晶(jing)硅屬(shu)于間(jian)接帶隙材料，不是(shi)理想的薄膜太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)材料，但是(shi)隨著陷(xian)光技術(shu)、鈍化技術(shu)以及載流子束縛(fu)技術(shu)的不斷發展，人(ren)們完全有(you)可(ke)能制備出高效、廉價的多(duo)晶(jing)硅薄膜太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)。

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硅太陽能電池工作原理

太陽能電池發(fa)電的(de)原(yuan)理(li)主要(yao)是半(ban)(ban)導(dao)體的(de)光(guang)電效(xiao)應，一(yi)般(ban)的(de)半(ban)(ban)導(dao)體主要(yao)結構如(ru)下：硅材料(liao)是一(yi)種半(ban)(ban)導(dao)體材料(liao)，太陽能電池發(fa)電的(de)原(yuan)理(li)主要(yao)就是利用(yong)這種半(ban)(ban)導(dao)體的(de)光(guang)電效(xiao)應。

當(dang)硅(gui)(gui)晶體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)摻(chan)入(ru)其他的(de)雜質，如(ru)硼(peng)(peng)（黑(hei)色或(huo)銀灰色固體(ti)(ti)，熔點為(wei)(wei)2 300℃，沸點為(wei)(wei)3 658℃，密度為(wei)(wei)2.349/cm3，硬度僅(jin)次于金(jin)(jin)(jin)剛石(shi)，在室溫(wen)下較(jiao)穩定，可(ke)與氮、碳、硅(gui)(gui)作用，高溫(wen)下硼(peng)(peng)還與許多金(jin)(jin)(jin)屬和金(jin)(jin)(jin)屬氧化物(wu)反應，形成(cheng)(cheng)金(jin)(jin)(jin)屬硼(peng)(peng)化物(wu)。這些化合(he)物(wu)通常(chang)是高硬度、耐熔、高電導(dao)率(lv)和化學(xue)惰性的(de)物(wu)質）、磷等，當(dang)摻(chan)入(ru)硼(peng)(peng)時，硼(peng)(peng)元(yuan)素(su)能夠俘獲(huo)電子，硅(gui)(gui)晶體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)就會存在一個空穴，這個空穴因為(wei)(wei)沒有電子而變得很不穩定，容(rong)易吸收電子而中(zhong)(zhong)(zhong)和，它就成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)空穴型半導(dao)體(ti)(ti)，稱(cheng)為(wei)(wei)P型半導(dao)體(ti)(ti)（在半導(dao)體(ti)(ti)材料硅(gui)(gui)或(huo)鍺晶體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)摻(chan)入(ru)三價(jia)元(yuan)素(su)雜質可(ke)構成(cheng)(cheng)缺殼(ke)粒的(de)P型半導(dao)體(ti)(ti)，摻(chan)入(ru)五價(jia)元(yuan)素(su)雜質可(ke)構成(cheng)(cheng)多余(yu)殼(ke)粒的(de)N型半導(dao)體(ti)(ti)）。

同樣，摻入磷原子(zi)(zi)(zi)以(yi)后(hou)，因為磷原子(zi)(zi)(zi)有(you)(you)五個(ge)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)，所以(yi)就(jiu)會(hui)有(you)(you)一個(ge)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)變得非常(chang)活躍，形(xing)成(cheng)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)型(xing)(xing)半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體，稱(cheng)為N型(xing)(xing)半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體。P型(xing)(xing)半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體中含有(you)(you)較(jiao)多(duo)的(de)空(kong)(kong)穴，而(er)(er)N型(xing)(xing)半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體中含有(you)(you)較(jiao)多(duo)的(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)，這(zhe)樣，當P型(xing)(xing)和N型(xing)(xing)半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體結合(he)在一起時。在兩種(zhong)半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體的(de)交界(jie)面區(qu)(qu)(qu)(qu)域里(li)會(hui)形(xing)成(cheng)一個(ge)特(te)殊的(de)薄層，界(jie)面的(de)P型(xing)(xing)一側帶(dai)負電(dian)(dian)，N型(xing)(xing)一側帶(dai)正電(dian)(dian)，出現了濃度差。N區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)會(hui)擴(kuo)散(san)到P區(qu)(qu)(qu)(qu)，P區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)空(kong)(kong)穴會(hui)擴(kuo)散(san)到N區(qu)(qu)(qu)(qu)，一旦擴(kuo)散(san)就(jiu)形(xing)成(cheng)了一個(ge)由N指向(xiang)P的(de)“內(nei)電(dian)(dian)場”，從(cong)而(er)(er)阻止擴(kuo)散(san)進行。達到平衡后(hou)，就(jiu)形(xing)成(cheng)了這(zhe)樣一個(ge)特(te)殊的(de)薄層形(xing)成(cheng)電(dian)(dian)勢差，從(cong)而(er)(er)形(xing)成(cheng)PN結。當晶片受光后(hou)，PN結中，N型(xing)(xing)半(ban)(ban)導(dao)(dao)(dao)體的(de)空(kong)(kong)穴往P型(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)(qu)移動，而(er)(er)P型(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)(qu)中的(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)往N型(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)(qu)移動，從(cong)而(er)(er)形(xing)成(cheng)從(cong)N型(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)(qu)到P型(xing)(xing)區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)電(dian)(dian)流(liu)。然后(hou)在PN結中形(xing)成(cheng)電(dian)(dian)勢差，這(zhe)就(jiu)形(xing)成(cheng)了電(dian)(dian)源。

由于半(ban)導體(ti)不(bu)是電(dian)的良導體(ti)，電(dian)子在通過(guo)(guo)PN結后(hou)如果(guo)在半(ban)導體(ti)中(zhong)流動(dong)，電(dian)阻非(fei)常(chang)(chang)大，損(sun)耗也就非(fei)常(chang)(chang)大。但如果(guo)在上層(ceng)全(quan)部涂上金屬，陽光(guang)就不(bu)能通過(guo)(guo)，電(dian)流就不(bu)能產生，因此一般用金屬網(wang)格覆蓋(gai)PN結，以(yi)增加入(ru)射光(guang)的面(mian)積。另外硅(gui)表面(mian)非(fei)常(chang)(chang)光(guang)亮(liang)，會反射掉大量的太陽光(guang)，不(bu)能被(bei)電(dian)池利用。

為此，科(ke)學家們給它涂上了(le)(le)一(yi)層反射(she)(she)系數非常(chang)小的(de)(de)(de)(de)保護膜(mo)（減反射(she)(she)膜(mo)），實際工業生產基本都是用化(hua)學氣相沉積一(yi)層氮(dan)化(hua)硅(gui)膜(mo)，厚度在1000A左右。將(jiang)反射(she)(she)損失減小到5%甚(shen)至更(geng)小。或者采(cai)用制(zhi)備絨面(mian)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法，即用堿溶液(ye)（一(yi)般為NaOH溶液(ye)）對(dui)硅(gui)片進行各向異(yi)性腐(fu)蝕在硅(gui)片表(biao)面(mian)制(zhi)備絨面(mian)。入(ru)射(she)(she)光(guang)在這(zhe)種表(biao)面(mian)經(jing)過多次反射(she)(she)和(he)折(zhe)射(she)(she)，降低了(le)(le)光(guang)的(de)(de)(de)(de)反射(she)(she)，增(zeng)加了(le)(le)光(guang)的(de)(de)(de)(de)吸收，提(ti)高了(le)(le)太(tai)陽電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)短路電(dian)(dian)流(liu)和(he)轉換(huan)效率。一(yi)個電(dian)(dian)池(chi)(chi)所(suo)能提(ti)供的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)和(he)電(dian)(dian)壓畢競有限，于是人們又(you)將(jiang)很多電(dian)(dian)池(chi)(chi)（通常(chang)是36個）并聯(lian)或串聯(lian)起來使用，形成太(tai)陽能光(guang)電(dian)(dian)板(ban)。