硅太陽能電池分類

一、按硅片厚度分

可分(fen)為晶體硅太陽(yang)能電池(chi)和薄膜硅太陽(yang)能電池(chi)。

二、按材料的結晶形態分

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

薄(bo)(bo)膜(mo)硅(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池分為非晶硅(gui)（a-Si）薄(bo)(bo)膜(mo)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池、微晶硅(gui)（c-Si）太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池和(he)多晶硅(gui)（p-Si）薄(bo)(bo)膜(mo)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池三種(zhong)。

1、單晶硅太陽能電池

轉換效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)最高，技術也(ye)最為(wei)成熟。在實驗室里最高的(de)(de)轉換效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)為(wei)24.7%（理論最高光電轉化(hua)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)為(wei)25%），規模生(sheng)產(chan)時(shi)的(de)(de)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)(lv)為(wei)18%（截至(zhi)2011年）。在大規模應(ying)用(yong)和工(gong)業生(sheng)產(chan)中仍占(zhan)據主導地位，但由于單晶硅(gui)(gui)成本(ben)價格高，大幅(fu)度降低其成本(ben)很困(kun)難，為(wei)了節省(sheng)硅(gui)(gui)材料，發展了多品(pin)硅(gui)(gui)薄(bo)膜(mo)和非晶硅(gui)(gui)薄(bo)膜(mo)作為(wei)單晶硅(gui)(gui)太陽能電池的(de)(de)替(ti)代產(chan)品(pin)。

2、多晶硅太陽能電池

一般采用低(di)(di)(di)等級(ji)的(de)(de)半導體多(duo)(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)，或者專門(men)為太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)使用而(er)生產(chan)的(de)(de)鑄(zhu)造(zao)多(duo)(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)等材料。與單晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)相比，多(duo)(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)成(cheng)本(ben)(ben)較(jiao)低(di)(di)(di)，而(er)且轉換效(xiao)率(lv)(lv)與單晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)比較(jiao)接近，它是(shi)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)主要產(chan)品之一。多(duo)(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)片制造(zao)成(cheng)本(ben)(ben)低(di)(di)(di)，組(zu)件效(xiao)率(lv)(lv)高，規模生產(chan)時(shi)的(de)(de)效(xiao)率(lv)(lv)已達18%左右。多(duo)(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)占(zhan)據主流(liu)，除取(qu)決(jue)于此類電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)優(you)異性能(neng)外(wai)，還在于其充足、廉價、無(wu)毒、無(wu)污染的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)原料來(lai)源，而(er)近年來(lai)多(duo)(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)成(cheng)本(ben)(ben)的(de)(de)降低(di)(di)(di)更(geng)將使多(duo)(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)大行其道。

3、非晶硅薄膜太陽能電池

成本低重(zhong)量輕，便于大規模生產，有極大的(de)(de)潛力(li)。非(fei)(fei)晶態硅(gui)(gui)，其(qi)原(yuan)子結構不(bu)(bu)(bu)像晶體硅(gui)(gui)那樣排列得有規則，而是一種不(bu)(bu)(bu)定形(xing)晶體結構的(de)(de)半(ban)導體。非(fei)(fei)晶硅(gui)(gui)屬于直接帶系(xi)材(cai)料，對陽光吸收系(xi)數高(gao)，只需(xu)要1μm厚的(de)(de)薄(bo)膜(mo)(mo)就(jiu)可以吸收80%的(de)(de)陽光。非(fei)(fei)晶硅(gui)(gui)薄(bo)膜(mo)(mo)太(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)(dian)池于1976年問世，南于硅(gui)(gui)原(yuan)料不(bu)(bu)(bu)足和(he)價格(ge)上(shang)漲，促進了高(gao)效使用硅(gui)(gui)的(de)(de)技術和(he)非(fei)(fei)晶硅(gui)(gui)薄(bo)膜(mo)(mo)系(xi)太(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)開發(fa)(fa)。非(fei)(fei)晶硅(gui)(gui)薄(bo)膜(mo)(mo)電(dian)(dian)(dian)池低廉的(de)(de)成本彌補(bu)了其(qi)在光電(dian)(dian)(dian)轉換效率上(shang)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)足。但是南于非(fei)(fei)晶硅(gui)(gui)缺陷較多，制備的(de)(de)太(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)(dian)池效率偏(pian)低，且受制于其(qi)材(cai)料引發(fa)(fa)的(de)(de)光電(dian)(dian)(dian)效率衰退效應，穩定性不(bu)(bu)(bu)高(gao)，直接影響(xiang)了它的(de)(de)實際應用。

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(ying)致使其性能不(bu)穩(wen)定。發展受到一定的(de)限制。

5、多晶硅薄膜太陽能電池

是近年來太陽能(neng)電池(chi)(chi)研究的(de)(de)熱(re)點。雖然多晶硅屬(shu)于間(jian)接帶隙材料，不是理(li)想的(de)(de)薄膜太陽能(neng)電池(chi)(chi)材料，但是隨(sui)著陷光技術、鈍化技術以及(ji)載(zai)流(liu)子束縛技術的(de)(de)不斷(duan)發展，人們(men)完(wan)全有可能(neng)制備出高效、廉價的(de)(de)多晶硅薄膜太陽能(neng)電池(chi)(chi)。

該圖片由注冊用戶"天行健"提供，版權聲明反饋

硅太陽能電池工作原理

太陽能電池發(fa)電的原理主(zhu)要是(shi)半(ban)(ban)導體的光電效應，一般的半(ban)(ban)導體主(zhu)要結(jie)構如下(xia)：硅材料是(shi)一種(zhong)(zhong)半(ban)(ban)導體材料，太陽能電池發(fa)電的原理主(zhu)要就是(shi)利用這(zhe)種(zhong)(zhong)半(ban)(ban)導體的光電效應。

當(dang)硅晶體(ti)中摻入其他(ta)的(de)雜質，如硼（黑色或銀灰色固體(ti)，熔(rong)點為(wei)(wei)(wei)2 300℃，沸點為(wei)(wei)(wei)3 658℃，密度(du)為(wei)(wei)(wei)2.349/cm3，硬(ying)度(du)僅(jin)次于金(jin)剛石(shi)，在(zai)(zai)室溫下(xia)較穩定，可與氮、碳、硅作用，高(gao)溫下(xia)硼還與許多金(jin)屬和金(jin)屬氧化(hua)物反應，形(xing)成(cheng)(cheng)金(jin)屬硼化(hua)物。這些(xie)化(hua)合物通常是高(gao)硬(ying)度(du)、耐熔(rong)、高(gao)電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)(dao)(dao)率和化(hua)學(xue)惰性的(de)物質）、磷等，當(dang)摻入硼時(shi)，硼元素能(neng)夠俘(fu)獲電(dian)(dian)(dian)子(zi)，硅晶體(ti)中就會存在(zai)(zai)一個空(kong)穴，這個空(kong)穴因(yin)為(wei)(wei)(wei)沒(mei)有電(dian)(dian)(dian)子(zi)而變得(de)很(hen)不穩定，容易吸收(shou)電(dian)(dian)(dian)子(zi)而中和，它就成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)空(kong)穴型半(ban)導(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)，稱為(wei)(wei)(wei)P型半(ban)導(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)（在(zai)(zai)半(ban)導(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)材料硅或鍺(zang)晶體(ti)中摻入三價(jia)元素雜質可構(gou)(gou)成(cheng)(cheng)缺殼(ke)(ke)粒(li)的(de)P型半(ban)導(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)，摻入五(wu)價(jia)元素雜質可構(gou)(gou)成(cheng)(cheng)多余殼(ke)(ke)粒(li)的(de)N型半(ban)導(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)）。

同(tong)樣，摻(chan)入磷原(yuan)(yuan)子以后(hou)(hou)，因為磷原(yuan)(yuan)子有(you)五個(ge)電(dian)(dian)子，所以就(jiu)會(hui)(hui)(hui)有(you)一(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)子變得非(fei)常活躍，形(xing)(xing)成電(dian)(dian)子型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)半(ban)導(dao)體(ti)，稱為N型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)半(ban)導(dao)體(ti)。P型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)半(ban)導(dao)體(ti)中含有(you)較(jiao)(jiao)多(duo)的(de)空(kong)穴，而(er)N型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)半(ban)導(dao)體(ti)中含有(you)較(jiao)(jiao)多(duo)的(de)電(dian)(dian)子，這(zhe)(zhe)樣，當P型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和N型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)半(ban)導(dao)體(ti)結(jie)(jie)合在一(yi)(yi)起時。在兩(liang)種半(ban)導(dao)體(ti)的(de)交(jiao)界(jie)面區域里會(hui)(hui)(hui)形(xing)(xing)成一(yi)(yi)個(ge)特殊的(de)薄層，界(jie)面的(de)P型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)一(yi)(yi)側(ce)帶負電(dian)(dian)，N型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)一(yi)(yi)側(ce)帶正電(dian)(dian)，出現了(le)(le)濃度(du)差(cha)(cha)。N區的(de)電(dian)(dian)子會(hui)(hui)(hui)擴(kuo)(kuo)散(san)到P區，P區的(de)空(kong)穴會(hui)(hui)(hui)擴(kuo)(kuo)散(san)到N區，一(yi)(yi)旦擴(kuo)(kuo)散(san)就(jiu)形(xing)(xing)成了(le)(le)一(yi)(yi)個(ge)由N指(zhi)向P的(de)“內(nei)電(dian)(dian)場”，從(cong)而(er)阻止擴(kuo)(kuo)散(san)進行(xing)。達到平衡后(hou)(hou)，就(jiu)形(xing)(xing)成了(le)(le)這(zhe)(zhe)樣一(yi)(yi)個(ge)特殊的(de)薄層形(xing)(xing)成電(dian)(dian)勢(shi)差(cha)(cha)，從(cong)而(er)形(xing)(xing)成PN結(jie)(jie)。當晶片受光(guang)后(hou)(hou)，PN結(jie)(jie)中，N型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)空(kong)穴往P型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)區移(yi)動，而(er)P型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)區中的(de)電(dian)(dian)子往N型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)區移(yi)動，從(cong)而(er)形(xing)(xing)成從(cong)N型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)區到P型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)區的(de)電(dian)(dian)流。然后(hou)(hou)在PN結(jie)(jie)中形(xing)(xing)成電(dian)(dian)勢(shi)差(cha)(cha)，這(zhe)(zhe)就(jiu)形(xing)(xing)成了(le)(le)電(dian)(dian)源。

由于半導體不(bu)是電(dian)的良導體，電(dian)子在(zai)(zai)通過PN結(jie)后如(ru)果在(zai)(zai)半導體中流動，電(dian)阻非常大(da)，損耗也就非常大(da)。但如(ru)果在(zai)(zai)上(shang)層全部涂(tu)上(shang)金屬，陽光就不(bu)能通過，電(dian)流就不(bu)能產生，因此(ci)一般用金屬網格(ge)覆(fu)蓋PN結(jie)，以增(zeng)加入射光的面積。另(ling)外硅表(biao)面非常光亮，會反(fan)射掉(diao)大(da)量的太陽光，不(bu)能被電(dian)池利用。

為此，科學家們(men)給它涂(tu)上了(le)一(yi)層反(fan)射(she)(she)系數非常小的(de)(de)(de)保護膜(mo)（減(jian)反(fan)射(she)(she)膜(mo)），實際工業(ye)生產基本都是(shi)用化學氣相(xiang)沉積一(yi)層氮化硅(gui)膜(mo)，厚度在(zai)1000A左右。將反(fan)射(she)(she)損失減(jian)小到5%甚至更小。或者采用制(zhi)(zhi)備(bei)絨(rong)面的(de)(de)(de)方法，即(ji)用堿(jian)溶液（一(yi)般為NaOH溶液）對硅(gui)片進行各向異性腐(fu)蝕在(zai)硅(gui)片表面制(zhi)(zhi)備(bei)絨(rong)面。入射(she)(she)光(guang)(guang)在(zai)這種表面經過多次反(fan)射(she)(she)和折射(she)(she)，降低了(le)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)反(fan)射(she)(she)，增(zeng)加了(le)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)吸收，提高了(le)太陽電(dian)池(chi)的(de)(de)(de)短路電(dian)流(liu)和轉換效率。一(yi)個電(dian)池(chi)所能提供的(de)(de)(de)電(dian)流(liu)和電(dian)壓(ya)畢競有限(xian)，于是(shi)人們(men)又將很(hen)多電(dian)池(chi)（通常是(shi)36個）并聯或串聯起來使用，形成(cheng)太陽能光(guang)(guang)電(dian)板。