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1、虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 第十六章 太阳能电电池中的 薄膜技术术与薄膜材料 1 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 太阳能 世界和中国主要常规能源储量预测 2 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性
2、肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 太阳能 可再生能源：环保、可持续、能源安全 太阳能的优点： 数量巨大：太阳给地球1.5天提供的能量相当于全球可供开采 石油的总量（3万亿桶）；给地球1秒钟的能量，相当于2008 年汶川8.0级地震所释放的能量。 清洁安全：远比常规能源清洁；远比原子核能安全。 普照大地：太阳辐射“送货上门”，既不需要开采和挖掘， 也不需要运输。 取之不尽，用之不竭。 太阳能的利用主要为：光-热转化（如太阳能热水器、暖房 等）和光-电转化（如太阳能电池）。
3、3 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 太阳能电池 太阳能电池的 基本结构图 太阳能电池的电 流电压特性曲线 4 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 太阳能电池 利用光伏效应(photovoltaic effect)将光能直接转换成
4、电能的一 种P-N结半导体装置。 原理：当晶片的接触面受光后，只要光子的能量等于或大于Eg，就 会把电子从价带激发到导带，在价带中留下一个空穴，产生电子-空 穴对。如果所产生的电子-空穴对有足够长的寿命，各自扩散到p-n 结的势垒区附近，在p-n结的内建电场作用下被互相分离，光生的非 平衡空穴往带负电的p型区移动，电子往带正电的n 型区移动。在p-n 结开路情况下，n区边界将积累非平衡电子，p区边界将积累非平衡 空穴，产生一个与p-n结内建电场方向相反的光生电场Voc，这就是 光伏效应。在p-n结短路情况下光生电子和光生空穴分别产生电流Jn 和Jp，总的光生电流密度Jsc为两者之和。此时在晶片
5、的两边加上电 极并引入负载，只要光照不停止，就会不断地有电流流过电路，p-n 结起到了电源的作用，这就是光电池的基本工作原理。光照在接触 面产生的电子空穴对愈多，电流愈大。 5 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 6 太阳光辐射主要是以可见光为中心，分布于 0.3 m 至几 微米光谱范围，对应光子能量 0.4 eV 4 eV 之间，总体 来说，理想太阳能电池材料需要具备： 能带在1.1eV1.7eV之间 (对应光
6、波长范围 0.731.13m) 直接能带半导体 组成材料无毒性 可利用薄膜沉积技术且可大面积制备 有良好的光电转换效率 具有长期稳定性 太阳能电池 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 顾名思义，就是将一层 薄膜制备成太阳能电池 ，形成可产生电压的薄 膜厚度仅需数微米。 在同一受光面积之下可 较硅晶圆太阳能电池大 幅减少原料的用量。 在国际市场硅原材料持 续紧张 的背景下，薄膜 太阳能电池将成为国际 光伏市场发展的
7、新趋势 和新热点。 薄膜太阳能电池 7 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 薄膜太阳能电池 分类 8 薄膜太阳 能电电池 硅基薄膜 化合物 半导导体 新技 术术新 材料 非晶硅 微晶硅 多晶硅 CdTe薄膜 CIGS薄膜 GaAs薄膜 有机薄膜 染料敏化 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、
8、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 硅薄膜太阳能电池 目前，晶体硅太阳电池是光 伏市场的主导产品之一 薄膜硅太阳能电池 特点特点 生产工艺生产工艺 高效率、低成本、大规模 生产发展。 不采用由硅原料、硅锭、 硅片到太阳电池的工艺路 线，而采用直接由原材料 到太阳电池的工艺路线， 发展薄膜太阳电池的技 术。 材料大多来自半导体硅材 料外品和单晶硅的头尾 料,原料紧缺； 制作成本高，不能满足 光伏工业发展的需要。 硅材料是构成晶体硅太阳 电池组件成本中很难降低 的部分； 9 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病
9、带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 硅薄膜太阳能电池 多晶硅薄膜太阳能电池的制备目前多采用各种化学气相沉 积法，包括等离子增强化学气相沉积（PECVD）和低压 化学气相沉积（LPCVD）工艺等。此外还有半导体液相 外延生长法、固相结晶法和溅射沉积法也可用来制备多晶 硅薄膜太阳能电池。 非晶硅薄膜太阳能电池制备方法主要有PECVD、LPCVD 和反应溅射法等。其中PECVD法最为成熟，且在低温下 就可以制备非晶硅太阳能电池。反应原料气体为H2稀释的 SiH4，衬底主要为玻璃及不锈钢片等。 微晶硅材料的主要技术方法
10、包括3种化学气相沉积法： 1): 射频PECVD (RF-PECVD); 2): 高频PECVD（VHF- PECVD); 3): 热丝化学气相沉积 (HW-CVD)。 10 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 非晶硅薄膜太阳能电池 背电极：Ag薄膜，用来收集电 流；主要用直流磁控溅射法制 备 接触层：防扩散、被反射，主 要用直流脉冲磁控溅射法制备 Top: a-Si (1.8eV), 吸收蓝光。 Middle:
11、 a-SiGe (1.6eV), 吸收 绿光, Ge 含量10%-15%。 Bottom: a-SiGe (1.4eV), 为 40%-50%吸收红光和红外光, Ge 含量较高。 此膜层层是通过过RFPECVD来完 成。 导电 减反层ITO；直流脉冲溅射 11 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 CdTe薄膜太阳能电池 12 CdTe禁带宽度为1.46 eV，接近太阳光能量分布的理想 值，其薄膜的吸收系数大，大于
12、5105/cm2，即2 m厚 就可将100能量大于带宽的入射太阳光吸收。 CdTe薄膜太阳能电池的理论性能参数为开路电压1.05 V，短路电流30.8 mA/cm2，填充因子83.7，转换效 率 27。电池结构稳定、制备工艺简单、节省原料， 容易实现大规模生产，这些优点使它成为近年来研究 的焦点。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 13 CdTe薄膜太阳能电池主要由五层结构组成，其中CdTe和 CdS是CdTe
13、薄膜太阳能电池的主要组成部分。 CdTe薄膜太阳能电池 在CdS/CdTe异质结 太阳能电 池中，为了提高在蓝光区域的 量子效率，CdS薄膜越薄越 好。 现在通行的制备方法有化学浴 沉积法(CBD)，近距离升华法 (CSS)，MOCVD等方法。 上述各种方法均可制备出效率 大于10的太阳能电池，现在 效率最高的CdS/CdTe电池使用 CSS方法制备的CdS薄膜。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 14 CIG
14、S薄膜太阳能电池 Cu-In-Ga-Se 四元化合物半导体。随着In、Ga含量的不同 ，CIGS的禁带宽度可调1.01.7 eV，通常以青板玻璃为基 板。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 15 CIGS薄膜太阳能电池 Mo电极：欧姆接触良好, 收集 电流; 与CIGS的晶格匹配较好, 热膨胀系数相近；直流溅射法 制备 CIGS：是用来俘获光子，将能量 转化为电 能的吸收层；共蒸发 法或硒化法制备 CdS：缓冲
15、层，保护CIGS不被溅 射沉积ZnO时破坏, 并充当其间 带隙过渡；可通过CBD法制备 窗口层：ZnO是用来增加电池的开 路电压 ；TCO是透明度导电 膜，收 集光电流；一般用射频溅 射法制 备 MgF2薄膜是用来增加光的入射 ；通过蒸发或溅射镀膜来实现 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 16 CIGS薄膜太阳能电池 共蒸发法是利用被蒸发物在高温时的真空蒸发来进行 薄膜沉积的，是典型的物理气相沉积工艺(PVD)
16、。在真 空环境中Cu、In、Ga、Se 4种蒸发源被分别单独加热 进行蒸发，然后在被加热的衬底上进行反应，制备出 Cu(In,Ga)Se2薄膜。 CIGS薄膜的制备 硒化法是指首先溅射制备金属CI或CIG层，然后再对其 进行硒化处理。目前应用最多的是H2Se气体和固态硒源 硒化法。但H2Se有剧毒、易燃易爆，且价格昂贵，因此 应用受到限制；后者固态硒源硒化法成本较低、安全 无毒，因此应用较为普遍。 虽然我国人民的健康水平显著提高，但依然面临着心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病和慢性呼吸系统疾病等慢性病带来的挑战。那些可防可控的慢性病危险因素，如吸烟、过量饮酒、身体活动不足和膳食不合理等不健康生活方式仍未得到有效控制。 17 GaAs薄膜太阳能电池 GaAs属于III-V族化合物半导体材料，其能隙为1.4 eV，与 太阳光谱的匹配较适合，且能耐高温，最高光电转换效率 约30%，特别适合做高温聚光太阳电池（耐高温
