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1、n目前太阳电池的核心技术是以结晶硅当基材为目前太阳电池的核心技术是以结晶硅当基材为主的，而商业化的结晶硅厚度约在主的，而商业化的结晶硅厚度约在200um以上。以上。但由于但由于多晶硅原料多晶硅原料的严重的严重短缺短缺，除了限制硅基，除了限制硅基太阳电池的成长幅度之外，却也促进了薄膜型太阳电池的成长幅度之外，却也促进了薄膜型太阳电池的发展。太阳电池的发展。n薄膜型太阳电池具有薄膜型太阳电池具有低生产成本低生产成本之特性，且具之特性，且具有适于有适于大面积制造大面积制造之优势。之优势。生产过程发展情况晶硅最早开发的电池技术，技术非常成熟，效率增加和成本降低的潜力非常有限在效率方面已经接近最高水平，
2、再有大的提升不太可能在设备方面，晶硅电池的生产设备技术也已非常成熟，接近最高水平，在设备方面的降价也基本没有了可能。效率增加和成本降低的潜力巨大薄膜刚刚起步，各方面都还不太成熟。在技术方面，转换效率有较大的提升空间，理论转换效率可以与晶硅接近，只是现在薄膜的技术还不是很成熟，所以效率比较低。在设备方面，设备成本较高，因为是新兴起来的，设备里面包括一大部分设备的技术费用，随着技术的提高以及规模化生产后，设备成本会有一个较大的降低，届时薄膜电池的成本将会有一次大的降低。薄膜应用方面的对比晶硅电池品种颜色单一，应用范围相对小。所占市场范围逐步降低 薄膜电池应用形式多样，应用范围广，所占市场范围逐年增
3、加硅基薄膜电池是未来太阳能主流的原因1. 能够满足特定市场的需求，并垄断这部分市场 计算器和玩具等弱光市场应用，BIPV建筑一体化的市场应用。2. 技术本身的特点和优势 低成本，可做成半透明，低污染，低能耗。3. 技术发展的可持续性 主要的成膜设备与LCD兼容，大大降低了设备研发成本。CIGS等其他新型薄膜太阳能技术不具备这样的特点。4. 技术的开放性 成熟的设备供应商就有4家以上，生产厂家更多，技术研发投入非常多。而同样低成本的CdTe技术由于First Solar一家独大，以及其技术受到原材料的限制等原因，无法得到下游系统应用商的大力支持，研发投入受到限制。几个概念n纳米晶硅有时也被称为微
4、晶硅(c-Si)。差别只在于晶粒的颗粒大小。n多孔硅 ： 体内有大量空洞的硅材料，空隙度约为60%90%，内表面积很大，每立方厘米硅材料中达数百平方米的面积。多孔硅，一种具有纳米多孔结构的材料，可以通过晶体硅或非晶硅在氢氟酸中进行阳极氧化来获得。多孔硅表面积与体积比很大。多晶硅薄膜太阳电池多晶硅薄膜太阳电池多晶硅薄膜太阳能电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，用相对薄的晶体硅层作为太阳电池的激活层，不仅保持了晶体硅太阳电池的高性能和稳定性，而且材料的用量大幅度下降，明显地降低了电池成本。多晶硅薄膜太阳电池的工作原理与其它太阳电池一样，是基于太阳光与半导体材料的作用而形成光伏效应。多晶硅薄
5、膜太阳能电池的研究趋势多晶硅薄膜太阳能电池的研究趋势效率低是目前多晶硅薄膜太阳能电池所面临的1个主要问题。因此提高廉价衬底上多晶硅薄膜太阳能电池的效率将是今后一个主要研发方向。实际上，目前几乎所有的制备高效体硅太阳能电池的工艺都用在了薄膜太阳能电池的制备上。由此看来，多晶硅薄膜太阳能电池的效率的提高主要取决于多晶硅薄膜的质量改进。因此，通过采取各种工艺措施在廉价衬底上制备大晶粒、高质量的多晶硅薄膜将依然是今后多晶硅薄膜太阳能电池研发的核心课题。非晶硅薄膜太阳能电池的优点非晶硅薄膜太阳能电池的优点n低成本低成本n能量返回期短能量返回期短n大面积自动化生产大面积自动化生产n高温性好高温性好n弱光响
6、应好弱光响应好( (充电效率高充电效率高) )n其他其他n低成本低成本n单结非晶硅太阳电池的单结非晶硅太阳电池的厚度厚度0.5um0.5um。n主要原材料是生产高纯多晶硅过程中使用的主要原材料是生产高纯多晶硅过程中使用的硅烷硅烷，这种气体，这种气体，化学工业可大量供应，且十分便宜，制造一瓦非晶硅太阳能化学工业可大量供应，且十分便宜，制造一瓦非晶硅太阳能电池的原材料本约电池的原材料本约RMB3.5-4RMB3.5-4（效率高于效率高于6%6%）n且晶体硅太阳电池的基本厚度为且晶体硅太阳电池的基本厚度为240-270um240-270um，相差相差200200多倍，多倍，大规模生产需极大量的半导体
7、级，仅硅片的成本就占整个太大规模生产需极大量的半导体级，仅硅片的成本就占整个太阳电池成本的阳电池成本的65-70%65-70%，在中国，在中国1 1瓦晶体硅太阳电池的硅材料瓦晶体硅太阳电池的硅材料成本已上升到成本已上升到RMB22RMB22以上。以上。大面积自动化生产大面积自动化生产n目前，世界上最大的非晶硅太阳电池是目前，世界上最大的非晶硅太阳电池是SwitzlandSwitzland UnaxisUnaxis的的KAI-1200 PECVD KAI-1200 PECVD 设备生产的设备生产的1100mm*1250mm1100mm*1250mm单结晶非晶硅太阳电池，起初是效单结晶非晶硅太阳电
8、池，起初是效率高于率高于9%9%。其稳定输出功率接近。其稳定输出功率接近80W/80W/片。片。n商品晶体硅太阳电池还是以商品晶体硅太阳电池还是以156mm*156mm156mm*156mm和和125mm*125mm125mm*125mm为主。为主。n短波响应优于晶体硅太阳电池短波响应优于晶体硅太阳电池非晶硅太阳能电池存在的问题非晶硅太阳能电池存在的问题n效率较低效率较低n单晶硅太阳能电池，单体单晶硅太阳能电池，单体效率为效率为14%-17%(AMO)14%-17%(AMO)，而而柔性基体非晶硅太阳电池组件（约柔性基体非晶硅太阳电池组件（约10001000平方厘米）平方厘米）的的效率为效率为1
9、0-12%10-12%，还存在一定差距。，还存在一定差距。n相同的输出电量所需太阳能电池面积增加，对于对相同的输出电量所需太阳能电池面积增加，对于对太阳能电池占地面积要求不高的场合尤其适用，如太阳能电池占地面积要求不高的场合尤其适用，如农村和西部地区。农村和西部地区。n稳定性问题稳定性问题 n非晶硅太阳能电池的非晶硅太阳能电池的光致衰减光致衰减，所谓的，所谓的W-SW-S效应，是影响其大规模效应，是影响其大规模生产的重要因素。目前，柔性基体非晶硅太阳能电池稳定效率已生产的重要因素。目前，柔性基体非晶硅太阳能电池稳定效率已超过超过10%10%，已具备作为空间能源的基本条件。，已具备作为空间能源的
10、基本条件。n成本问题成本问题n非晶硅太阳能电池投资额是晶体硅太阳能电池的非晶硅太阳能电池投资额是晶体硅太阳能电池的5 5倍左右倍左右，因此项，因此项目投资有一定的资金壁垒。目投资有一定的资金壁垒。且，成本回收周期较长，昂贵的设备且，成本回收周期较长，昂贵的设备折旧率是大额回报率的一大瓶颈。折旧率是大额回报率的一大瓶颈。非晶硅太阳电池的市场非晶硅太阳电池的市场n大规模地成本发电站大规模地成本发电站n19961996年年美国美国APSAPS公司在美国加州建了一个公司在美国加州建了一个400400千瓦的非晶硅电站千瓦的非晶硅电站, ,引起光伏引起光伏产业振动。产业振动。nMassMass公司公司(
11、(欧洲第三大太阳能系统公司欧洲第三大太阳能系统公司) )去年从中国进口约去年从中国进口约5MWp5MWp的非晶硅的非晶硅太阳能电池。太阳能电池。n日本日本CANECACANECA公司年产公司年产25MWp25MWp的的非晶硅太阳能电池大部分输往欧洲建大型发非晶硅太阳能电池大部分输往欧洲建大型发电站电站( (约每座约每座500KWp-1000KWp)500KWp-1000KWp)。n德国德国RWESCHOOTTRWESCHOOTT公司也具有公司也具有30MWp30MWp年产量年产量, ,全部用于建大规模太阳能电站。全部用于建大规模太阳能电站。n与建筑相配合与建筑相配合, ,建造太阳能房建造太阳能
12、房n非晶硅太阳能电池可以制成半透明的，如作为建筑的一部分，白天既非晶硅太阳能电池可以制成半透明的，如作为建筑的一部分，白天既能发电又能使部分光线透过玻璃进入室内，为室内提供十分柔和的照能发电又能使部分光线透过玻璃进入室内，为室内提供十分柔和的照明明(紫外线被滤掉紫外线被滤掉)能挡风雨，又能发电能挡风雨，又能发电;美国，欧洲和日本的太阳能电美国，欧洲和日本的太阳能电池厂家已生产这种非晶硅瓦。池厂家已生产这种非晶硅瓦。n太阳能照明光源太阳能照明光源n由于非晶硅太阳能电池的技术优势，同样功率的非晶硅太阳能灯具，其照由于非晶硅太阳能电池的技术优势，同样功率的非晶硅太阳能灯具，其照明时间要比晶体硅太阳能
13、路灯的照明时间长明时间要比晶体硅太阳能路灯的照明时间长20%20%，而其成本每瓦要低约，而其成本每瓦要低约1010元人民币。上海尤利卡公司于元人民币。上海尤利卡公司于20032003年年-2005-2005年已为松江区的年已为松江区的太阳能路灯太阳能路灯提提供了供了400400多个非晶硅太阳能路灯电源，其冬天的发电效果明显优于晶体硅。多个非晶硅太阳能路灯电源，其冬天的发电效果明显优于晶体硅。n弱光下使用弱光下使用n由于非晶硅太阳能电池在室内弱光下也能发电，已被广泛用于由于非晶硅太阳能电池在室内弱光下也能发电，已被广泛用于太阳能钟，太阳能钟，太阳能手表，太阳能显示牌太阳能手表，太阳能显示牌等不直
14、接受光照等场合下。等不直接受光照等场合下。中国应当抓住的机遇中国应当抓住的机遇n自主大规模生产技术自主大规模生产技术n自主核心设备技术自主核心设备技术 *PECVD/溅射设备/专用激光/APCVD高效率、大面积、低成本、生产，实现每瓦高效率、大面积、低成本、生产，实现每瓦USD1的目标的目标非晶硅太阳能非晶硅太阳能电电池池发发展展趋势趋势l开开发发新新结结构构l提高效率和提高效率和稳稳定性定性l控制控制成本成本l大面大面积积、大晶粒薄膜的生、大晶粒薄膜的生长长技技术术l薄膜的缺陷控制技薄膜的缺陷控制技术优质术优质、价廉、价廉衬衬底材料的研底材料的研发发l电电池池优优良良设计设计、表面、表面结结
15、构技构技术术及背反射技及背反射技术术的研究的研究突出特点：突出特点：材料和制造工艺成本低。材料和制造工艺成本低。制作工艺为低温工艺（制作工艺为低温工艺（100-300），耗能较低。），耗能较低。易于形成大规模生产能力，生产可全流程自动化。易于形成大规模生产能力，生产可全流程自动化。品种多，用途广。品种多，用途广。存在问题：存在问题：光学带隙为光学带隙为1.7eV1.7eV对长波区域不敏感对长波区域不敏感转换效率转换效率低低 光致衰退效应光致衰退效应: :光电效率随着光照时间的延续而衰减光电效率随着光照时间的延续而衰减解决途径：制备叠层太阳能电池，即在制备的解决途径：制备叠层太阳能电池，即在制备
16、的p p-i-i-n n单结太阳能单结太阳能 电池上再沉一个或多个电池上再沉一个或多个p-i-np-i-n子电池制得。子电池制得。硅薄膜太阳电池的结构及工作原理硅薄膜太阳电池的结构及工作原理n非晶硅是指硅原子的排列非常松散，它不像结非晶硅是指硅原子的排列非常松散，它不像结晶硅一样具有一定的规则性，晶硅一样具有一定的规则性，n可以含有大量的结构或键结上的缺陷，它是种可以含有大量的结构或键结上的缺陷，它是种类似玻璃的非平衡态结构。类似玻璃的非平衡态结构。n非晶硅的非晶硅的优点优点在于其对于在于其对于可见光谱的吸光能力很强可见光谱的吸光能力很强（比结晶硅强（比结晶硅强500倍），所以倍），所以只需要
17、薄薄的一层只需要薄薄的一层就就可以把光子的能量有效地吸收，而且这种非晶硅薄可以把光子的能量有效地吸收，而且这种非晶硅薄膜的膜的生产技术非常成熟生产技术非常成熟，不仅可以，不仅可以节省节省大量的材料大量的材料成本成本，也使得，也使得制造大面积太阳电池制造大面积太阳电池成为可能。成为可能。 n一般非晶硅是借由一般非晶硅是借由溅射或化学气相淀积溅射或化学气相淀积方式，在方式，在玻璃、陶瓷，塑料或不锈钢基板上所生成的一种薄玻璃、陶瓷，塑料或不锈钢基板上所生成的一种薄膜膜光劣化现象光劣化现象n非晶硅太阳电池的一个重大缺点是，它会发生光劣化现象，非晶硅太阳电池的一个重大缺点是，它会发生光劣化现象，这种现象
18、就是所谓的这种现象就是所谓的Staebler-Wronski效应（简称效应（简称SWE）。）。它是在它是在1977年被观察出来的一种现象，年被观察出来的一种现象，在被太阳光照射数在被太阳光照射数百小时之后，非晶硅太阳电池的转换效率会出现明显下降的百小时之后，非晶硅太阳电池的转换效率会出现明显下降的现象。现象。n根据研究，一个单一接面的太阳电池在被太阳光照射根据研究，一个单一接面的太阳电池在被太阳光照射1000小时之后，它的效率比起始值低小时之后，它的效率比起始值低30%左右，而一个三层接面左右，而一个三层接面的太阳电池则会下降的太阳电池则会下降15%左右。左右。n太阳光能会打太阳光能会打断一些
19、键结较弱的硅原子共价键断一些键结较弱的硅原子共价键，因而会得，因而会得悬浮悬浮键的数键的数目随着光照时间而目随着光照时间而增多增多。n根据研究，悬浮键缺陷的生成速度，会随着光照度的平方成比根据研究，悬浮键缺陷的生成速度，会随着光照度的平方成比例增加例增加n然而这种光劣化现象是属于一种可然而这种光劣化现象是属于一种可逆式反应逆式反应，当将已发生光劣，当将已发生光劣化的化的a-Si在在160左右的温度，进行数分钟的退火处理，即可左右的温度，进行数分钟的退火处理，即可回到原先状态。回到原先状态。n事实上，这种光劣化现象并不会出现永久性的崩溃，通常在经事实上，这种光劣化现象并不会出现永久性的崩溃，通常
20、在经过过1000个小时之后，它的个小时之后，它的劣化程度已经达到饱和值，而不会劣化程度已经达到饱和值，而不会进一步劣化了进一步劣化了沉积技术沉积技术n薄膜硅可以使用薄膜硅可以使用气相或液相的方式来淀积生产气相或液相的方式来淀积生产，n其中最主要的技术为其中最主要的技术为化学气相淀积法化学气相淀积法及及液态外延法液态外延法（Liquid Phase Epitaxy，简称，简称LPE）。）。单结硅基薄膜电池的结构及工作原理单结硅基薄膜电池的结构及工作原理n在常规的单晶和多晶太阳电池中，通常是用在常规的单晶和多晶太阳电池中，通常是用pn结结构，结结构，由于载流子的扩散长度很高，所以电池的厚度取决于由
21、于载流子的扩散长度很高，所以电池的厚度取决于所用硅片的厚度。所用硅片的厚度。n对于硅基薄膜太阳能电池，所用的材料通常是对于硅基薄膜太阳能电池，所用的材料通常是非晶或非晶或微晶材料微晶材料，材料中，材料中载流子的迁移率和寿命载流子的迁移率和寿命，都比在相，都比在相应的硅体材料中应的硅体材料中低很多低很多，载流子的，载流子的扩散长度扩散长度也比较也比较短短，选用通常的选用通常的pn结的电池结构，结的电池结构，光生载流子在没有扩散光生载流子在没有扩散到结区之前就会被复合。到结区之前就会被复合。n如果用很如果用很薄的材料薄的材料，光的吸收率会很低光的吸收率会很低，相应的，相应的光生光生电流也很小。电流
22、也很小。 n为了解决这一问题，硅基薄膜电池采用为了解决这一问题，硅基薄膜电池采用p-i-n结构。结构。np层和层和n层分别是硼掺杂和磷掺杂的材料；层分别是硼掺杂和磷掺杂的材料；i层是本征材料层是本征材料 。n鉴于掺杂层内缺陷态浓度很高，当太阳光照射到电池上时，光生载流子主要产生在本征层中。n非晶硅薄膜电池通常分为两种结构，即非晶硅薄膜电池通常分为两种结构，即p-i-n和和n-i-p结结构。构。np-i-n结构的电池一般沉积在结构的电池一般沉积在玻璃衬底玻璃衬底上，以上，以p、i、n的顺序连续淀积各层而得。的顺序连续淀积各层而得。n由于光是透过玻璃入射到太阳电池的，所以人们也将由于光是透过玻璃入
23、射到太阳电池的，所以人们也将玻璃叫做玻璃叫做衬顶衬顶，在玻璃衬底上要先淀积一层，在玻璃衬底上要先淀积一层透明导电透明导电膜（膜（TCO）。）。n透明导电膜有两个作用透明导电膜有两个作用，其一是让光通过衬底进入太，其一是让光通过衬底进入太阳电池，其二是提供收集电流的电极（称顶电极）。阳电池，其二是提供收集电流的电极（称顶电极）。 n在透明导电膜上依次淀积的是在透明导电膜上依次淀积的是p层、层、i层和层和n层，其中层，其中p层通常采用非晶碳化硅合金层通常采用非晶碳化硅合金（a-SiC：H）。）。n由于非晶碳化硅合金的由于非晶碳化硅合金的禁带宽度禁带宽度比非晶硅宽，其比非晶硅宽，其透过透过率率比通常
24、的比通常的p型非晶硅高，所以型非晶硅高，所以p型非晶硅碳化硅合金型非晶硅碳化硅合金也叫窗口材料。也叫窗口材料。 n为了降低界面缺陷密度，一般采用一个为了降低界面缺陷密度，一般采用一个缓变的碳过渡层缓变的碳过渡层（buffer layer），这样可以有效地降低界面态密度，提高），这样可以有效地降低界面态密度，提高填充因子。在过渡层上面可以直接沉积本征非晶硅层，然填充因子。在过渡层上面可以直接沉积本征非晶硅层，然后沉积后沉积n层层 使用使用p型非晶碳化硅合金型非晶碳化硅合金n优点：可以有效地优点：可以有效地提高电池的开路电压和短路电流提高电池的开路电压和短路电流；n缺点：缺点：p型非晶型非晶碳化硅
25、碳化硅合金和合金和本征非晶硅本征非晶硅在在p/i界面界面存在存在带隙带隙的不连续性的不连续性，在界面处容易产生，在界面处容易产生界面缺陷界面缺陷，从而产生界面复，从而产生界面复合，合，降低电池的填充因子（降低电池的填充因子（FF）。）。 开路电压开路电压Voc是太阳电池的重要参数之一是太阳电池的重要参数之一1.它取决于本征层的它取决于本征层的禁带宽度禁带宽度，宽带隙宽带隙的本征材料可以产的本征材料可以产生生较大的开路电压较大的开路电压，而，而窄带隙窄带隙的材料产生的材料产生较小的开路电较小的开路电压压。2.开路电压的大小还取决于开路电压的大小还取决于掺杂层的特性掺杂层的特性，特别是，特别是掺杂
26、浓掺杂浓度度，尤其是，尤其是p层掺杂浓度。为了增加开路电压，人们通层掺杂浓度。为了增加开路电压，人们通常采用非晶碳化硅合金（常采用非晶碳化硅合金（a-SiC：H）或微晶硅（）或微晶硅（uc-Si：H）作为）作为p层材料。层材料。3.开路电压的幅度还取决于本征层的质量。开路电压的幅度还取决于本征层的质量。背电极背电极n在沉积完非晶硅层后，背电极可以直接沉积在在沉积完非晶硅层后，背电极可以直接沉积在n层上。常用的背电极是层上。常用的背电极是蒸发铝和银蒸发铝和银。n一方面由于一方面由于银的反射率比铝高银的反射率比铝高，使用银电极可，使用银电极可以提高电池的短路电流，实验室中常采用银做以提高电池的短路
27、电流，实验室中常采用银做背电极。背电极。n另一方面由于另一方面由于银的成本比铝高银的成本比铝高，而且在电流的，而且在电流的长期可靠性方面存在一些问题，在大批量非晶长期可靠性方面存在一些问题，在大批量非晶硅太阳电池的生产中铝电极仍然是常用的。硅太阳电池的生产中铝电极仍然是常用的。 氧化锌（氧化锌（ZnO）n为了为了提高光在背电极的有效散射提高光在背电极的有效散射，在沉积背电，在沉积背电极之前可以在极之前可以在n层上沉积一层氧化锌（层上沉积一层氧化锌（ZnO）。）。n氧化锌有两个作用氧化锌有两个作用，首先它有一定的，首先它有一定的粗糙度粗糙度，可以增加光散射，其次它可以起到可以增加光散射，其次它可
28、以起到阻挡金属离阻挡金属离子扩散到半导体中子扩散到半导体中的作用，从而降低由于金属的作用，从而降低由于金属离子扩散所引起的电池短路。离子扩散所引起的电池短路。n-i-p单结非晶硅薄膜太阳电池单结非晶硅薄膜太阳电池n与与p-i-n结构相对应的结构相对应的是是n-i-p结构。这种结结构。这种结构通常是沉积在构通常是沉积在不透不透明的衬底明的衬底上，如不锈上，如不锈钢和塑料。钢和塑料。n由于硅基薄膜中空穴由于硅基薄膜中空穴的迁移率比电子的要的迁移率比电子的要小近两个数量级，所小近两个数量级，所以以硅基薄膜电池的硅基薄膜电池的p区区应该生长在靠近受光应该生长在靠近受光面的一侧面的一侧 n先在衬底上沉积
29、先在衬底上沉积背反射膜背反射膜。常用的背反射膜包括。常用的背反射膜包括银银/氧氧化锌化锌（Ag/ZnO）和）和铝铝/氧化锌氧化锌（Al/ZnO）。同样考虑）。同样考虑到成本因素，银到成本因素，银/氧化锌常用在实验室中，而铝氧化锌常用在实验室中，而铝/氧化氧化锌多用在大批量太阳电池的生产中。锌多用在大批量太阳电池的生产中。n在背反射膜上依次沉积在背反射膜上依次沉积n型、型、i型和型和p型型非晶硅或微晶硅非晶硅或微晶硅材料，然后在材料，然后在p层上沉积层上沉积透明导电膜透明导电膜。n常用的常用的透明导电膜是氧化铟锡透明导电膜是氧化铟锡（ITO）。其厚度一般）。其厚度一般仅为仅为70nm，厚度很薄，
30、要在，厚度很薄，要在ITO上面上面添加金属栅线添加金属栅线，以增加光电流的收集率。以增加光电流的收集率。与与p-i-n结构相比，结构相比，n-i-p结构有以下几个特点。结构有以下几个特点。n首先是先在背反射膜上沉积首先是先在背反射膜上沉积n层，由于通常的背反射膜层，由于通常的背反射膜是金属是金属/氧化锌，氧化锌，氧化锌相对稳定氧化锌相对稳定，不易被等离子体中，不易被等离子体中的氢离子刻蚀，所以的氢离子刻蚀，所以n层可以使用非晶硅或微晶硅。层可以使用非晶硅或微晶硅。n另外，电子的迁移率比空穴的迁移率高的多，所以另外，电子的迁移率比空穴的迁移率高的多，所以n层层的沉积参数范围比较宽。的沉积参数范围
31、比较宽。n其次，其次，p层是沉积在本征层上，所以层是沉积在本征层上，所以p可以用微晶硅可以用微晶硅。使用微晶硅使用微晶硅p层有许多优点。层有许多优点。n微晶硅对微晶硅对短波吸收系数比非晶硅小短波吸收系数比非晶硅小，所以电池的，所以电池的短波响短波响应好应好。n使用微晶硅使用微晶硅p层可以层可以有效地提高电池的开路电压有效地提高电池的开路电压。n-i-p结构缺点结构缺点n首先，由于要在顶电极首先，由于要在顶电极ITO上加金属栅电极来上加金属栅电极来增加其电流的收集率，所以增加其电流的收集率，所以电池的有效受光面电池的有效受光面积会减小。积会减小。n其次，由于其次，由于ITO的厚度很薄，的厚度很薄
32、，ITO本身很本身很难具难具有粗糙的绒面结构有粗糙的绒面结构，所以这种电池的光散射效，所以这种电池的光散射效应主要取决于背反射膜的绒面结构，因此应主要取决于背反射膜的绒面结构，因此对背对背反射膜的要求比较高反射膜的要求比较高。多结硅基薄膜太阳电池的结构及工作原理多结硅基薄膜太阳电池的结构及工作原理n由于太阳光具有很宽的光谱，对于太阳电池有用的光由于太阳光具有很宽的光谱，对于太阳电池有用的光谱区覆盖紫外光，可见光和红外光。显然用谱区覆盖紫外光，可见光和红外光。显然用一种禁带一种禁带宽度的半导体材料不能有效地利用所有太阳光子的能宽度的半导体材料不能有效地利用所有太阳光子的能量。量。n一方面对于光子
33、能量一方面对于光子能量小于半导体禁带宽度的光小于半导体禁带宽度的光在半导在半导体中的吸收系数很小，对于体中的吸收系数很小，对于太阳电池的转换效率没有太阳电池的转换效率没有贡献。贡献。n另一方面对于光子能量远另一方面对于光子能量远大于禁带宽度的光大于禁带宽度的光，有效的，有效的能量只是禁带宽度的部分，大于禁带宽度的部分能量能量只是禁带宽度的部分，大于禁带宽度的部分能量通过热电子的形式损失掉通过热电子的形式损失掉。n基于这种原理，利用多结电池可以有效地利用不同能基于这种原理，利用多结电池可以有效地利用不同能量的光子。量的光子。n在以非晶硅，非晶锗硅合金和微晶硅为吸收材料的太阳在以非晶硅，非晶锗硅合
34、金和微晶硅为吸收材料的太阳电池中，多采用双结或三结的电池结构。电池中，多采用双结或三结的电池结构。 单结、双结和三结电池结构图3.9美国联合太阳能公司开发研究的单结、双结和三结电池结构示意图(a)单结 （b）同带隙双结 （c）双带隙双结 （d）三结n通常通常顶电池的本征层选择禁带宽度较宽的非晶硅顶电池的本征层选择禁带宽度较宽的非晶硅。n在早期的研究中人们也曾采用过在早期的研究中人们也曾采用过非晶碳化硅合金非晶碳化硅合金作为作为顶电池的本征层，但是由于其缺陷态密度太高，电池顶电池的本征层，但是由于其缺陷态密度太高，电池的转换效率太低，所以目前已经很少有人采用非晶碳的转换效率太低，所以目前已经很少
35、有人采用非晶碳化硅合金了。化硅合金了。n理论上讲理论上讲底层电池的本征层应选禁带宽度小的材料底层电池的本征层应选禁带宽度小的材料。n早期使用的窄带隙材料为早期使用的窄带隙材料为非晶锗硅合金非晶锗硅合金。目前非晶锗。目前非晶锗硅合金仍然是美国联合太阳能公司和日本富士电力公硅合金仍然是美国联合太阳能公司和日本富士电力公司太阳电池生产中使用的窄带隙材料。司太阳电池生产中使用的窄带隙材料。n自从自从微晶硅微晶硅被用来作为太阳电池的本征层以来，微晶被用来作为太阳电池的本征层以来，微晶硅作为多结电池中硅作为多结电池中底电池的本征层底电池的本征层得到了深入的研究。得到了深入的研究。然而由于许多技术上的困难，
36、目前微晶硅还处于实验然而由于许多技术上的困难，目前微晶硅还处于实验室阶段。一些公司（如日本三菱重工业公司）开始中室阶段。一些公司（如日本三菱重工业公司）开始中试或小规模的生产试或小规模的生产。 多结电池的工作原理 n以双结电池为例，其结构是有以双结电池为例，其结构是有两个两个n-i-p结串联而结串联而成成。n在理想情况下整体器件的在理想情况下整体器件的光电压等于两个电池光电压等于两个电池光光电压之和电压之和，而，而光电流等于两个子电池光电流等于两个子电池光电流中较光电流中较小的一个小的一个。n不同的多结电池在器件的设计中会遇到不同的问不同的多结电池在器件的设计中会遇到不同的问题。题。 a-Si
37、:H/ a-Si:H双结太阳电池双结太阳电池n非晶硅非晶硅/非晶硅（非晶硅（a-Si:H/ a-Si:H）双结电池不仅是最简单的多结）双结电池不仅是最简单的多结电池，而且是目前在大规模生产中被广泛采用的一种器件结构。电池，而且是目前在大规模生产中被广泛采用的一种器件结构。n虽然其顶电池和底电池都是非晶硅，但是虽然其顶电池和底电池都是非晶硅，但是通过调整顶电池和底电通过调整顶电池和底电池中本征层的沉积参数可以使其禁带宽度有所不同池中本征层的沉积参数可以使其禁带宽度有所不同。n一般一般顶电池的本征层在较低的衬底温度下沉积顶电池的本征层在较低的衬底温度下沉积。在低温下材料中。在低温下材料中氢的含量较
38、高，所以禁带较宽。氢的含量较高，所以禁带较宽。而底电池的本征层可以在相对高而底电池的本征层可以在相对高的衬底温度下沉积的衬底温度下沉积。高温材料中氢的含量相对较低，材料的禁带。高温材料中氢的含量相对较低，材料的禁带宽度较小。但是无论如何非晶硅的禁带宽度的可调整的范围都很宽度较小。但是无论如何非晶硅的禁带宽度的可调整的范围都很小。小。n为了使其底电池有足够的电流，为了使其底电池有足够的电流，底电池的本征层要比顶电池的本底电池的本征层要比顶电池的本征层厚得多征层厚得多。例如，在以镀有银。例如，在以镀有银/氧化锌的不锈钢氧化锌的不锈钢（SS/Ag/ZnO）为衬底的）为衬底的a-Si:H n-i-p/
39、 a-Si:H n-i-p双结电池，双结电池，其顶电池和底电池本征层的厚度分别为其顶电池和底电池本征层的厚度分别为100nm和和300nm左右。左右。限制限制a-Si:H/ a-Si:H双结太阳电池转换效率的主要参数是双结太阳电池转换效率的主要参数是短路电流短路电流。主要问题是主要问题是底电池的波长响应不好底电池的波长响应不好。n为了提高底电池的波长响应，为了提高底电池的波长响应，非晶锗硅合金非晶锗硅合金（a-SiGe:H）是）是理想理想的底电池本征材料的底电池本征材料。n通过调节等离子体中通过调节等离子体中硅烷（或乙硅烷）和锗烷的比率硅烷（或乙硅烷）和锗烷的比率可以调节材可以调节材料中的锗硅
40、比来料中的锗硅比来调节材料的禁带宽度调节材料的禁带宽度。n对于对于a-Si:H/ a-SiGe:H双结太阳电池的底电池，其最佳锗硅比在双结太阳电池的底电池，其最佳锗硅比在15%20%。相应的禁带宽度在。相应的禁带宽度在1.6eV左右。利用这种材料得到左右。利用这种材料得到的单结的单结a-SiGe:H电池的开路电压在电池的开路电压在0.750.8V，短路电流可达，短路电流可达2122mA/cm2。利用这种。利用这种a-SiGe:H底电池和底电池和a-Si:H顶电池组成顶电池组成双结电池可以得到总电流约为双结电池可以得到总电流约为2223 mA/cm2。美国联合太阳。美国联合太阳能公司所报道的最佳
41、能公司所报道的最佳a-Si:H/ a-SiGe:H的初始和稳定转换效率分的初始和稳定转换效率分别为别为14.4%和和12.4%。a-Si:H/ a-SiGe:H/ a-SiGe:H三结太阳电池三结太阳电池n为了进一步提高太阳电池的效率，三结电池成为研究的对象。为了进一步提高太阳电池的效率，三结电池成为研究的对象。n早在早在20世纪世纪80年代。美国能源转换器件公司（年代。美国能源转换器件公司（ECD）就开始了）就开始了a-Si:H/ a-SiGe:H/ a-SiGe:H三结太阳电池的研究。其电池结构是以不锈钢为衬底，三结太阳电池的研究。其电池结构是以不锈钢为衬底，在衬底上沉积背反射膜，然后三结
42、在衬底上沉积背反射膜，然后三结n-i-p电池依次沉积在衬底上。早在电池依次沉积在衬底上。早在1987年就取得了年就取得了13%的初始转换效率。在的初始转换效率。在1977年他们又取得了年他们又取得了14.6%的初的初始转换效率和始转换效率和13%的稳定转换效率。的稳定转换效率。n从对三结电池的测试曲线可以看出，三结电池可以有效地利用太阳光谱。从对三结电池的测试曲线可以看出，三结电池可以有效地利用太阳光谱。其光谱响应覆盖整个其光谱响应覆盖整个300950nm光谱区。光谱区。n三结电池中三个单结电池的填充因子不同。由于顶电池是很薄的非晶硅电三结电池中三个单结电池的填充因子不同。由于顶电池是很薄的非
43、晶硅电池，其本征层中的缺陷态密度比非晶锗硅中缺陷态密度低，而底电池的本池，其本征层中的缺陷态密度比非晶锗硅中缺陷态密度低，而底电池的本征层中锗的含量比中间电池本征层的锗含量高，相应的缺陷态密度高，所征层中锗的含量比中间电池本征层的锗含量高，相应的缺陷态密度高，所以以底电池的填充因子最低底电池的填充因子最低。n因为因为a-Si:H/ a-SiGe:H/ a-SiGe:H三结太阳电池不仅效率高，而且稳定性三结太阳电池不仅效率高，而且稳定性好，所以这种电池结构被美国联合太阳能公司用在大规模太阳电池的生产好，所以这种电池结构被美国联合太阳能公司用在大规模太阳电池的生产中。中。混合型（混合型（Hybri
44、d）叠层薄膜太阳电池）叠层薄膜太阳电池n一般在低温生产的单一结构的微晶硅薄膜太阳一般在低温生产的单一结构的微晶硅薄膜太阳电池的转换效率仅能达到电池的转换效率仅能达到10%左右，要想进一左右，要想进一步提供转换效率，必须在设计上或材料上有很步提供转换效率，必须在设计上或材料上有很大的突破才行。大的突破才行。n近来有一种较新的结构，是将两个或三个不同近来有一种较新的结构，是将两个或三个不同的太阳电池串叠在一起，而形成所谓的混合型的太阳电池串叠在一起，而形成所谓的混合型结构，也称为串叠结构。结构，也称为串叠结构。n在这种结构中，将多晶薄膜硅电池与非晶薄膜在这种结构中，将多晶薄膜硅电池与非晶薄膜硅电池
45、串叠在一起，由于两者对太阳光的吸收硅电池串叠在一起，由于两者对太阳光的吸收特性不同（亦即两者所吸引的太阳光谱范围不特性不同（亦即两者所吸引的太阳光谱范围不同）因此两者的结合便可以有效的吸收更广的同）因此两者的结合便可以有效的吸收更广的太阳光谱能量，而改善太阳电池的效率。太阳光谱能量，而改善太阳电池的效率。将多晶硅薄膜太阳电池与非晶硅太阳电池串叠在一起的混合型结构混合型太阳电池的组件结构硅基薄膜太阳电池制备技术硅基薄膜太阳电池制备技术 n目前在硅基薄膜太阳电池生产中主要有两种技术，其中一种是以玻璃为衬底的p-i-n结构，另一种是以不锈钢或塑料薄膜为柔性衬底的n-i-p结构。n以玻璃为衬底的电池模
46、板的生产分为以下几个步骤：制备透明导电膜，透明导电膜的激光切割，非晶硅电池的沉积，非晶硅层的激光切割，金属背电极的沉积，金属背电极的激光切割，漏电流的钝化，边缘绝缘处理，EVA封装。n首先将镀有TCO的玻璃基板，先传送到第一个炉室内长p-型非晶硅薄膜，而第一个炉室内所使用的气体为SiH4及B2H6。接着传输到第二个炉室内长i-型非晶硅薄膜（亦即不含掺杂物），所以其所使用的气体只有SiH4 ,第三个炉室内使用的是SiH4及PH3。大部分的商业化非晶硅太阳电池组件都是采用这种连续性PECVD的生产方式。超声波玻璃清洗机（重要设备）（镀膜前清洗） 工艺：洗的是膜表面上的污垢和灰尘及一种高分子材料要求
47、：导电玻璃,不在生产线上用，速度越快越好；离线使用，单面清洗；导电玻璃最初清洗的材料是一种高分子材料（类似塑料），清洗液可能是水，也可能是四氢呋喃THF。玻璃衬底的制备玻璃衬底的制备n以玻璃为衬底的硅基薄膜电池的首道工序是制备以玻璃为衬底的硅基薄膜电池的首道工序是制备透明导透明导电膜电膜。常用的透明导电膜是。常用的透明导电膜是氧化锡（氧化锡（SnO2）。用于太）。用于太阳电池需要大量的透明导电膜。因此有阳电池需要大量的透明导电膜。因此有专门的公司生产专门的公司生产透明导电膜透明导电膜。n所用的所用的玻璃玻璃是含钠离子较低的玻璃。是含钠离子较低的玻璃。n为了阻挡金属离子扩散到半导体材料中，在沉积
48、透明导为了阻挡金属离子扩散到半导体材料中，在沉积透明导电膜之前首先要沉积一层电膜之前首先要沉积一层二氧化硅二氧化硅。二氧化硅的厚度在。二氧化硅的厚度在50nm左右。然后再用热分解或溅射等方法沉积氧化锡。左右。然后再用热分解或溅射等方法沉积氧化锡。激光划线机1（重要设备） 工艺：这一步主要是划刻 氧化锡，使用的1064纳米波长的红外激光器要求：刻蚀速度、激光源寿命、操作系统是否简单且方便操作、Dead area无用区域大小（三条刻膜线总线宽）、划刻线宽、系统产能（MW/年）n衡量透明导电膜的质量有三个指标。首先电导率电导率，由于透明导电膜本身是电池的正电极，因此透明导电膜的电导率直接影响电池的串
49、联电阻，进而影响电池的填充因子。其次光透过率光透过率。透过率的大小直接影响电池的电流。最后是透明电导膜表面的绒面织构绒面织构（texture），绒面质量决定光的散射效果。由于非晶硅电池本身比较薄，光的散射效应对于增加电池的短路电流是极为重要的。n常规的氧化锡透明导电膜有一个重要的缺点，高浓度的原子氢会损伤氧化锡透明导电膜。未来解决这一问题，人们开始研究新的透明导电膜。n较为理想的材料是氧化锌（ZnO）。首先氧化锌在氢气等离子体条件下较为稳定，其次氧化锌的透光率较高。本征氧化锌的主要问题是电导率不够高。为了解决这样问题，人们采用掺杂的方法来增加其电导率。常用的掺杂元素是铝（Al）或镓（Ga）。为
50、了提高光的散射效应。人们利用化学刻蚀的方法增加氧化锌的粗糙度。硅基薄膜层的沉积硅基薄膜层的沉积n与所有的非晶硅生产线相同，非晶硅薄膜的沉积设备是整个生产线中最重要的设备，其中最简单的是单室设备，也就是非晶硅电池的p-i-n层都在同一反应室内沉积。目前应用较广泛的是由美国EPV公司设计的单室设备，这种设备可以同时装入48片玻璃衬底，太阳电池中所有不同层都在同一反应室内沉积。n设备的优点是成本低，运行稳定；缺点是气体的交叉污染。由于设备的成本低，所以相应的太阳电池的成本低，投资方可以在较多的时间内将投资收回。n单室设备的最大问题是反应气体的交叉污染。电池的简单结构是p-i-n，其中p层的生长过程中
51、需要含硼的气体，常用的气体是硼烷（B2H6），三甲基硼（B（CH3）3），或三氟化硼（BF3）。n在沉积完p层后，反应室中总是会有一定的含硼的残留气体，这些含硼的残留气体影响本征层的质量。n同样n层的沉积过程中需要含磷的气体，如磷烷（PH3）。在沉积完n层后，残留的含磷气体也会对下结电池的p层产生一定的影响。为了将交叉污染的影响降低，在每层沉积后要用氢气对反应室进行冲洗。n虽然单室设备存在反应气体交叉污染的问题，但是由于设备造价低、运行稳定等特点，单室设备还是吸引了许多公司的重视。n日本Kanaka公司最近利用单室设备制备出初始效率为13.4%的a-Si：H/uc-Si：H双结电池。n从这一结
52、果可以看出，如果在技术上能有效地控制减少掺杂气体的交叉污染，利用单室反应系统是降低生产成本最为有效的方法。n多室反应系统是生产高效硅基薄膜电池的重要手段。多室系统可以有效地避免反应气体的交叉污染，降低本征层中的杂质含量，提高太阳电池的效率。同时电池的不同层可以同时沉积。n多室系统的缺点是设备成本高，需要维护的部件多。对于生产规模较大的企业，多室分离沉积系统仍然是以玻璃为衬底的硅基薄膜太阳电池的重要沉积设备。n目前包括美国应用材料公司（Applied Materials）在内的一些主要半导体设备企业开始研究和开发为薄膜硅太阳电池生产用的大型等离子体辉光放电沉积设备。硅基薄膜太阳电池的互联和封装硅
53、基薄膜太阳电池的互联和封装n以玻璃为衬底的p-i-n型硅基薄膜电池的生产工艺中，电池的互联和封装是非常重要的。n为了提高电池的电压，通常采用激光刻蚀的方法将大面积的电池分割成较窄的电池条，然后将每一条电池串联起来，这样可以提高电池板的电压。n在沉积非晶硅或微晶硅之前，先用激光将透明导电膜刻成相互绝缘的条形电极，电极的宽度通常设计在1cm左右；激光刻蚀的刻痕宽度为10-20um。以玻璃为衬底的非晶硅薄膜电池串联结构示意图工艺：这一步主要是划刻非晶硅a-Si，使用的532纳米波长的绿激光器在非晶硅或微晶硅电池沉积完成后，第二次激光切割将薄膜硅切成条。薄膜硅的激光切割线要接近透明导电膜的切割线，如离
54、透明导电膜的切割线10um。工艺：主要是透明氧化物TCO镀膜，金属（银或铝）背电极镀膜n在完成第二次激光切割后，进行金属背电极的沉积。背电极的沉积一般使用溅射法。在被激光刻蚀的硅薄膜处，金属背电极与前面透明导电膜相连接。工艺：这一步主要是划刻 铝或者银以及氧化锌膜，使用的532纳米波长的绿激光器n在完成背电极的沉积后，在靠近第二道激光刻痕处进行最后一道激光切割，第三次激光切割将背电极和薄膜硅层一同切开，这样就实现了每条电池间的串联。n在电池的边缘还要进行最后一次激光切割将背电极，薄膜硅，和透明导电膜一同切掉，从而实现电池与周边的绝缘。 Data from APPLIED MATERIALSTC
55、O Laser ScribeData from APPLIED MATERIALS非晶矽薄膜沉積GlassTCOa-Si/c-SiData from APPLIED MATERIALSa-Si Laser ScribeData from APPLIED MATERIALS反射層沉積Reflector/ContactGlassTCOa-Si/c-SiData from APPLIED MATERIALSBack Reflector/Contact Laser ScribeTCO TCO（Transparent conducting oxide）玻璃，即透明导电氧化物镀膜玻璃，是在平板玻璃表面通过
56、物理或者化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜，主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。TCO镀膜玻璃的特性及种类 透明导电氧化物的镀膜原料和工艺很多，通过科学研究进行不断的筛选，目前主要有以下三种TCO玻璃与光伏电池的性能要求相匹配。ITO （Indium tin oxide 氧化铟锡）ITO镀膜玻璃是一种非常成熟的产品，具有透过率高，膜层牢固，导电性好等特点，初期曾应用于光伏电池的前电极。但随着光吸收性能要求的提高，TCO玻璃必须具备提高光散射的能力，而ITO镀膜很难做到这一点，并且激光刻蚀性能也较差。铟为稀有元素，在自然界中贮存量少，价格较高。ITO应用
57、于太阳能电池时在等离子体中不够稳定，因此目前ITO镀膜已非光伏电池主流的电极玻璃。FTO氧化锡 （ Stannic oxide ）SnO2镀膜也简称FTO，目前主要是用于生产建筑用Low-E玻璃（低辐射玻璃 ）。其导电性能比ITO略差，但具有成本相对较低，激光刻蚀容易，光学性能适宜等优点。通过对普通Low-E的生产技术进行升级改进，制造出了导电性比普通Low-E好，并且带有雾度的产品。利用这一技术生产的TCO玻璃已经成为薄膜光伏电池的主流产品。氧化锌氧化锌基薄膜的研究进展迅速，材料性能已可与ITO相比拟，结构为六方纤锌矿型。其中铝掺杂的氧化锌薄膜研究较为广泛，它的突出优势是原料易得，制造成本低
58、廉，无毒，易于实现掺杂，且在等离子体中稳定性好。预计会很快成为新型的光伏TCO产品。目前主要存在的问题是工业化大面积镀膜时的技术问题。光伏电池对TCO镀膜玻璃的性能要求 1.光谱透过率 2.导电性能3.雾度 4.激光刻蚀性能 5.耐气候性与耐久性 光谱透过率 为了能够充分地利用太阳光，TCO镀膜玻璃一定要保持相对较高的透过率。目前，产量最多的薄膜电池是双结非晶硅电池，并且已经开始向非晶/微晶复合电池转化。因此，非晶/微晶复合叠层能够吸收利用更多的太阳光，提高转换效率，即将成为薄膜电池的主流产品。 导电性能 TCO导电薄膜的导电原理是在原本导电能力很弱的本征半导体中掺入微量的其他元素，使半导体的
59、导电性能发生显著变化。这些微量元素被称为杂质，掺杂后的半导体称为杂质半导体。氧化铟锡（ITO）透明导电玻璃就是将锡元素掺入到氧化铟中，提高导电率，它的导电性能在目前是最好的，最低电阻率达10-5cm量级。雾度 为了增加薄膜电池半导体层吸收光的能力，光伏 用TCO玻璃需要提高对透射光的散射能力，这一能力用（Haze）来表示。雾度即为透明或半透明材料的内部或表面由于光漫射造成的云雾状或混浊的外观。以漫射的光通量与透过材料的光通量之比的百分率表示。一般情况下，普通镀膜玻璃 要求膜层表面越光滑越好，雾度越小越好，但光伏用TCO玻璃则要求有一定的光散射能力。目前，雾度控制比较好的商业化TCO玻璃是AFG
60、的PV-TCO玻璃，雾度值一般为1115。其中不包含散射时的直接透过率曲线。激光刻蚀性能 薄膜电池在制作过程中，需要将表面划分成多个长条状的电池组，这些电池组被串联起来用以提高输出能效。因此，TCO玻璃在镀半导体膜之前，必须要对表面的导电膜进行刻划，被刻蚀掉的部分必须完全除去氧化物导电膜层，以保持绝缘。刻蚀方法目前有化学刻蚀和激光刻蚀两种，但由于刻蚀的线条要求很细，一般为几十微米的宽度，而激光刻蚀具有沟槽均匀，剔除干净，生产效率快的特点。耐气候性与耐久性 TCO镀膜一般都使用“硬膜”镀制工艺，膜层具有良好的耐磨性、耐酸碱性。光伏电池在安装上以后，尤其是光伏一体化建筑安装在房顶和幕墙上时，不适宜
61、进行经常性的维修与更换，这就要求光伏电池具有良好的耐久性，目前，行业内通用的保质期是二十年以上。因此，TCO玻璃的保质期也必须达到二十年以上。硅基薄膜太阳电池的互联和封装硅基薄膜太阳电池的互联和封装n在完成所有的激光切刻后要进行超声波清洗，将激光在完成所有的激光切刻后要进行超声波清洗，将激光切刻的残留物清除。切刻的残留物清除。n之后还要进行电池的钝化，利用反向偏压产生的电流之后还要进行电池的钝化，利用反向偏压产生的电流将所有的短路区烧掉。将所有的短路区烧掉。n在进行最后封装之前要进行特性的测试。一般是在大在进行最后封装之前要进行特性的测试。一般是在大面积太阳模拟器下测量电池的短路电流，开路电压
62、和面积太阳模拟器下测量电池的短路电流，开路电压和填充因子，并将不合格的产品去除。填充因子，并将不合格的产品去除。n生产电池板的最后一道工序是电池的封装，包括利用生产电池板的最后一道工序是电池的封装，包括利用乙烯醋酸乙烯酯共聚物将另一块玻璃封装到电池板上，乙烯醋酸乙烯酯共聚物将另一块玻璃封装到电池板上，将电池接上引线，装上框架等。将电池接上引线，装上框架等。n在出厂之前还要进行电池特性的测量。在出厂之前还要进行电池特性的测量。n太阳电池板的生产是一个非常复杂的多步骤过程。任太阳电池板的生产是一个非常复杂的多步骤过程。任何工艺过程中的失控都会影响产品的质量，因此生产何工艺过程中的失控都会影响产品的
63、质量，因此生产过程中的在线监测和控制是非常重要的。特别是非晶过程中的在线监测和控制是非常重要的。特别是非晶硅和微晶硅各层的沉积过程必须严格稳定的控制。除硅和微晶硅各层的沉积过程必须严格稳定的控制。除了通常的监测等离子体的偏压外，人们还利用监测等了通常的监测等离子体的偏压外，人们还利用监测等离子体发光光谱（离子体发光光谱（OES）来监测等离子体的稳定性。）来监测等离子体的稳定性。随着现代自动化控制水平的不断提高，硅基薄膜太阳随着现代自动化控制水平的不断提高，硅基薄膜太阳电池的生产工艺得到改进，产品合格率逐渐提高。电池的生产工艺得到改进，产品合格率逐渐提高。各类太阳能性能比较各类太阳能性能比较种类
64、种类材料材料太阳能太阳能单电池单电池效率效率太阳能太阳能电池模电池模块效率块效率主要制备方主要制备方法法优点优点缺点缺点硅系硅系太阳太阳能电能电池池单晶单晶硅硅1524%1320%表面结构化表面结构化发射区钝化发射区钝化分区掺杂分区掺杂效率最高效率最高技术成熟技术成熟工艺繁工艺繁琐琐成本高成本高多晶多晶硅硅1017%1015%化学气相沉化学气相沉积法积法液相外延法液相外延法溅射沉积法溅射沉积法无效率衰退无效率衰退问题问题成本远低于成本远低于单晶硅单晶硅效率低效率低于单晶于单晶硅硅非晶非晶硅硅813%510%反应溅射法反应溅射法PECVD法法LPCVD法法成本较低成本较低转换效率较转换效率较高高
65、稳定性稳定性不高不高 三种硅基太阳能电池性能分析三种硅基太阳能电池性能分析种类种类优势优势劣势劣势转换效转换效率率单晶硅太阳能单晶硅太阳能电池电池转化效率最高，转化效率最高，技术最为成技术最为成熟熟硅消耗量大，成硅消耗量大，成本高，工艺复本高，工艺复杂杂16%-20%16%-20%多晶硅太阳能多晶硅太阳能电池电池转化效率较高转化效率较高多晶硅生产工艺多晶硅生产工艺复杂，供应受复杂，供应受限制限制14%-16%14%-16%非晶硅薄膜太非晶硅薄膜太阳能电池阳能电池成本低，可大成本低，可大规模生产规模生产转换效率不高，转换效率不高，光致衰退效率光致衰退效率9%-13%9%-13%uc-si:Hpc-si:Hnc-si:H
