太阳能电池板及其工作原理太阳能电池板及其工作原理性能及特点：太阳能电池分为单晶硅太阳电池〔结实耐用，使用寿命一般可达20 年光电转换效率为 15％〕多晶硅太阳电池〔其光电转换效率约 14.5％，材料制造简便，节约电耗，总的生产本钱较低非晶硅太阳电池〕非晶硅太阳能电池〔其光电转换率为 10%，本钱低，重量轻，应用便利〕太阳能发电原理：太阳能不象煤和石油一样用交通工具进展运输，而是应用光学原理， 通过光的反射和折射进展直接传输，或者将太阳能转换成其它形式的能量进展间接传输 直接传输适用于较短距离根本上有三种方法：根本上有三种方法：通过反射镜及其它光学元件组合，转变阳光的传播方向，到达用能地点；通过光导纤维，可以将入射在其一端的 阳光传输到另一端，传输时间导纤维可任意弯曲；承受外表镀有高反射涂层的光导管，通过反射可以将阳光导入室内间接传输适用于各种不同距离将太阳能转换为热能，通过热管可将太阳能传输到室内； 将太阳能转换为氢能或其它载能化学材料，通过车辆或管道等可输送到用能地点；空间电站将太阳能转换为电能，通过微波或激光将电能传输到地面太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程，通常叫做“光生伏打效应”太,阳电池就是利用这种效应制成的。
当太阳光照耀到半导体上时，其中一局部被外表反射掉，其余局部被半导体吸取或透过被吸取的光，固然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子-空穴对这样， 光能就以产生电子-空穴对的形式转变为电能、假设半导体内存在 P- n 结，则在 P 型和 n 型交界面两边形成势垒电场，能将电子驱向 n 区，空穴驱向 P 区，从而使得 n 区有过剩的电子，P 区有过剩的空穴， 在 P-n 结四周形成与势垒电场方向相反光的生电场光生电场的一局部除抵销势垒电场外，还使 P 型层带正电，n 型层带负电，在 n 区与p 区之间的薄层产生所谓光生伏打电动势假设分别在 P 型层和 n 型层焊上金属引线，接通负载，则外电路便有电流通过如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生肯定的电压和电流， 输出功率太阳能发电原理图如下：教你制作太阳能电池第一步:制作二氧化钛膜(1) 先把二氧化钛粉末放入研钵中与粘合剂进展研磨(2) 接着用玻璃棒缓慢地在导电玻璃上进展涂膜(3) 把二氧化钛膜放入酒精灯下烧结 10～15 分钟，然后冷却其次步：利用自然染料为二氧化钛着色如下图，把颖的或冰冻的黑梅、山梅、石榴籽或红茶，加一汤匙的水并进展挤压，然后把二氧化钛膜放进去进展着色，大约需要5 分钟，直到膜层变成深紫色，假设膜层两面着色的不均匀，可以再放进去浸泡 5 分钟，然后用乙醇冲洗，并用松软的纸轻轻地擦干。
第三步：制作正电极2由染料着色的 TiO为电子流出的一极〔即负极〕正电极可由导2电玻璃的导电面〔涂有导电的 SnO膜层〕构成，利用一个简洁的万用表就可以推断玻璃的哪一面是可以导电的，利用手指也可以做出推断，导电面较为粗糙如下图，把非导电面标上‘+，’然后用铅笔在导电面上均匀地涂上一层石墨第四步：参加电解质利用含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质，它主要用于复原和再生染料如下图，在二氧化钛膜外表上滴加一到两滴电解质即可第五步：组装电池把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到两滴含碘和碘离子的电解质，然后把正电极的导电面朝下压在二氧化钛膜上把两片玻璃略微错开，用两个夹子把电池夹住，两片玻璃暴露在外面的局部用以连接导线这样，你的太阳能电池就做成了第六步：电池的测试在室外太阳光下，检测你的太阳能电池是否可以产生电流多晶硅太阳能电池制作工艺众所周知，利用太阳能有很多优点，光伏发电将为人类供给主要的能源，但目前来讲，要使太阳能发电具有较大的市场，被宽阔的消费者承受，提高太阳能电池的光电转换效率，降低生产本钱应当是我们追求的最大目标从目前国际太阳能电池的进展过程可以看出其进展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料〔包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜〕。
从工业化进展来看，重心已由单晶向多晶方向进展，主要缘由为: [1]可供给太阳能电池的头尾料愈来愈少；[2]对太阳能电池来讲，方形基片更合算，通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料；[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展，全自动浇铸炉每生产周期〔50 小时〕可生产 200 公斤以上的硅锭，晶粒的尺寸到达厘米级；[4]由于近十年单晶硅工艺的争论与进展很快，其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产，例如选择腐蚀放射结、背外表场、腐蚀绒面、外表和体钝化、细金属栅电极， 承受丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到 50 微米，高度到达 15 微米以上，快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺时间， 单片热工序时间可在一分钟之内完成，承受该工艺在 100 平方厘米的多晶硅片上作出的电池转换效率超过 14％据报道，目前在 50～ 60 微米多晶硅衬底上制作的电池效率超过 16％，利用机械刻槽、丝网印刷技术在 100 平方厘米多晶上效率超过 17％，无机械刻槽在同样面积上效率到达 16％，承受埋栅构造，机械刻槽在 130 平方厘米的多晶上电池效率到达 15.8％下面从两个方面对多晶硅电池的工艺技术进展争论：1. 试验室高效电池工艺试验室技术通常不考虑电池制作的本钱和是否可以大规模化生产，仅仅争论到达最高效率的方法和途径，供给特定材料和工艺所能够到达 的极限。
1.1 关于光的吸取对于光吸取主要是：〔1〕降低外表反射；（2） 转变光在电池体内的路径；（3） 承受反面反射对于单晶硅，应用各向异性化学腐蚀的方法可在〔100〕外表制作 金字塔状的绒面构造，降低外表光反射但多晶硅晶向偏离〔100〕 面，承受上面的方法无法作出均匀的绒面，目前承受以下方法:[1] 激光刻槽用激光刻槽的方法可在多晶硅外表制作倒金字塔构造，在 500～90 0nm 光谱范围内，反射率为 4～6％，与外表制作双层减反射膜相当，而在〔100〕面单晶硅化学制作绒面的反射率为 11％用激光制作绒面比在光滑面镀双层减反射膜层〔ZnS/MgF2〕电池的短路电流要提高 4％左右，这主要是长波光〔波长大于 800nm〕斜射进入电池的缘由激光制作绒面存在的问题是在刻蚀中，外表造成损伤同时引入一些杂质，要通过化学处理去除外表损伤层该方法所作的太阳电池通常短路电流较高，但开路电压不太高，主要缘由是电池外表积增加，引起复合电流提高[2] 化学刻槽应用掩膜〔Si3N4 或 SiO2〕各向同性腐蚀，腐蚀液可为酸性腐蚀液，也可为浓度较高的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，该方法无法形成各向异性腐蚀所形成的那种尖锥状构造。
据报道，该方法所形成的绒面对 700～1030 微米光谱范围有明显的减反射作用但掩膜层一般要在较高的温度下形成，引起多晶硅材料性能下降，特别对质量较低的多晶材料，少子寿命缩短应用该工艺在 225cm2 的多晶硅上所作电池的转换效率到达 16.4%掩膜层也可用丝网印刷的方法形成[3] 反响离子腐蚀〔RIE〕该方法为一种无掩膜腐蚀工艺，所形成的绒面反射率特别低，在45 0～1000 微米光谱范围的反射率可小于2％仅从光学的角度来看，是一种抱负的方法，但存在的问题是硅外表损伤严峻，电池的开路电压和填充因子消灭下降[4] 制作减反射膜层对于高效太阳电池，最常用和最有效的方法是蒸镀 ZnS/MgF2 双层减反射膜，其最正确厚度取决于下面氧化层的厚度和电池外表的特征，例如，外表是光滑面还是绒面，减反射工艺也有蒸镀Ta2O5, PECVD 沉积 Si3N3 等，ZnO 导电膜也可作为减反材料1.2 金属化技术在高效电池的制作中，金属化电极必需与电池的设计参数，如外表掺杂浓度、PN 结深，金属材料相匹配试验室电池一般面积比较小〔面积小于 4cm2〕，所以需要细金属栅线〔小于 10 微米〕，一般承受的方法为光刻、电子束蒸发、电子镀。
工业化大生产中也使用电镀 工艺，但蒸发和光刻结合使用时，不属于低本钱工艺技术[1]电子束蒸发和电镀通常，应用正胶剥离工艺，蒸镀Ti/Pa/Ag 多层金属电极，要减小金属电极所引起的串联电阻，往往需要金属层比较厚〔8～10 微米〕，缺点是电子束蒸发造成硅外表/钝化层介面损伤，使外表复合提高因此，工艺中，承受短时蒸发 Ti/Pa 层，在蒸发银层的工艺另一个问题是金属与硅接触面较大时，必将导致少子复合速度提高，工艺中，承受了隧道结接触的方法，在硅和金属成间形成一个较薄的氧化层〔一般厚度为 20 微米左右〕应用功函数较低的金属(如钛等)可在硅外表感应一个稳定的电子积存层(也可引入固定正电荷加深反型)另外一种方法是在钝化层上开出小窗口〔小于 2 微米〕，再淀积较宽的金属栅线〔通常为 10 微米〕，形成 mushroom—like 状电极，用该方法在4cm2 Mc-Si 上电池的转换效率到达17.3％目前，在机械刻槽外表也运用了 Shallow angle (oblique)技术1.3 PN 结的形成技术[1] 放射区形成和磷吸杂对于高效太阳能电池，放射区的形成一般承受选择集中，在金属电极下方形成重杂质区域而在电极间实现浅浓度集中，放射区的浅浓度集中即增加了电池对蓝光的响应，又使硅外表易于钝化。
集中的方法有两步集中工艺、集中加腐蚀工艺和掩埋集中工艺，目前承受选择集中， 150mm×150mm 电池转换效率到达 16.4%，n++、n+区域的外表方块电阻分别为 20Ω 和 80Ω对于 Mc-Si 材料，扩磷吸杂对电池的影响得到广泛的争论，较长时间的磷吸杂过程〔一般 3～4 小时〕，可使一些 Mc-Si 的少子集中长度提高两个数量级在对衬底浓度对吸杂效应的争论中觉察，即便对高浓度的衬第材料，经吸杂也能够获得较大的少子集中长度〔大于200 微米〕，电池的开路电压大于 638mv, 转换效率超过 17％[2] 背外表场的形成及铝吸杂技术在 Mc-Si 电池中，背 p+p 结由均匀集中铝或硼形成，硼源一般为BN、BBr、APCVD SiO2：B2O8 等，铝集中为蒸发或丝网印刷铝，800 度下烧结所完成，对铝吸杂的作用也开展了大量的争论， 与磷集中吸杂不同，铝吸杂在相对较低的温度下进展其中体缺陷也参与了杂质的溶解和沉积，而在较高温度下，沉积的杂质易于溶解进入硅中，对 Mc-Si 产生不利的影响到目前为至，区域背场已应用于单晶硅电池工艺中，但在多晶硅中，还是应用全铝背外表场构造[3] 双面 Mc-Si 电池Mc-Si 双面电池其正面为常规构造，反面为 N＋和 P＋相互穿插的构造，这样，正面光照产生的但位于反面四周的光生少子可由。