硅太阳能电池的研究进展

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摘要：能源是人类社会存在和发展的物质基础，以煤炭和石油为主的化石燃料为人类创造了丰富的物质财富。然而大规模的开采和使用化石燃料，不仅造成了当下的能源危机,也加剧了世界各国尤其是发展中国家的环境污染。于是人们不断探寻用清洁，安全，高效的新能源来代替化石燃料。太阳能是新能源中极具发展前景的一种，怎样高效的利用太阳能是各国工程师一直在研究的课题。在查阅大量的文献资料的基础上，本文介绍了三代硅太阳能电池的发展历程和最新研究进展，发现高效、廉价、规模化是今后光伏产业的发展方向。晶体硅薄膜太阳能电池是当下研究的热点，也是未来太阳能电池的主要发展方向。65870

毕业论文关键字：太阳能，晶体硅薄膜，高效电池

Abstract：Energy is the material basis for the existence and development of human society. Energy sources such as oil and fossil fuels have created great material wealth for human beings. However, large-scale mining and usage of fossil fuels, not only caused the current energy crisis in the world, but also led to the environmental pollution especially in the developing countries. So people are continuing to explore a clean, safe, and efficient new energy to replace fossil fuels. Solar energy is a promising new energy, and how to improve the solar energy utilization efficiency is a hot research topic for the engineers all over the world. On the basis of consulting a large number of literature, this paper introduces the development process of the three generation of silicon solar cells and the latest research progress. High efficiency, low cost, and large scale is the direction of photovoltaic industry for future development. Crystalline silicon film solar cells is the focus of current research, and is the main direction of the development of solar cell in future.

Keywords：Solar energy, Crystalline silicon thin film, High performance battery

1 前言 4

1.1 硅太阳能电池的基本原理 4

1.2硅太阳能电池的制作过程 6

2 太阳能电池的光电转换方式 8

2.1 光—热—电转换模式 8

2.2 光—电直接转换模式 9

2.3 硅太阳能电池的主要参数 9

3 硅太阳能电池的发展 11

3.1 第一代硅太阳能电池 11

3.1.1 单晶硅太阳能电池 12

3.1.2 多晶硅太阳能电池 12

3.2 第二代硅太阳能电池 13

3.2.1 非晶硅薄膜太阳能电池 13

3.2.2 多晶硅薄膜太阳能电池 13

3.3 第三代硅太阳能电池 13

4 硅太阳能电池的发展趋势 14

结语 15

参考文献 16

致谢 17

1 前言

随着人类的大规模开发与应用，化石燃料正在逐渐的减少，而且也加剧了环境污染，同时全世界还有将近四分之一的人口得不到正常的能源供应。于是，为了实现人类社会的可持续发展，人们开始寻找清洁、高效的新型能源来替代传统的化石能源，太阳能就是一种安全清洁的新型能源。太阳能是一种非常丰富的能源，只要有阳光的地方就可以利用太阳能，同风能，水能，地热能，核能相比，太阳能有着其独特的优势，同时太阳能无污染，廉价的特点使得它成为人们研究的热点。目前世界各国在太阳能发电领域都投入了大量的人力物力，致力于太阳能电池技术的研发与应用，如美国的“百万屋顶计划”、日本的“阳光计划”、中国的“光伏建筑一体化”。太阳能电池的种类繁多，如有硒太阳能电池，氧化铜太阳能电池，硫化铬太阳能电池，锗太阳能电池，硅太阳能电池等。目前，市场上最多的太阳能产品是硅太阳能电池，这也是各个国家研究最多的。研究太阳能电池首先要解决转换效率的问题。硅太阳能电池的实质就是大面积的pn结，而器件核心部分硅片的参数在一定的时期一定的技术条件下是固定的，但在电池制造的时候对电极材料进行适度的改性，如提高p+区域杂质浓度，在受光面进行氧化形成二氧化硅保护膜等，都可以在一定程度上提高硅太阳能电池的光电转换效率。