第1页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共31页薄膜电池特性及其电路拓扑分析由于传统能源面临着环境污染、能源枯竭等一系列问题，90年代以来，在可持续发展战略的推动下，可再生能源技术进入了快速发展的阶段。可再生能源主要有风能、地热能、水能、潮汐能及太阳能等，太阳能以其资源丰富、利用方便、洁净无污染越来越受到人们的重视。太阳能利用的重要途径之一是研制太阳能电池。一、薄膜电池特性1、太阳能电池发展背景与分类1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一个实用的太阳能电池，并于1958年应用到美国的先锋1号人造卫星上。由于材料、结构、工艺等方面的不断改进，现在太阳能电池的价格不到20世纪70年代的1%。预期10年内太阳能电池能源在美国、日本和欧洲的发电成本将可与火力发电竞争。目前，太阳能电池的年均增长率为35%，是能源技术领域发展最快的行业。按照材料区分，太阳电池有晶硅电池、非晶硅薄膜电池、铜铟硒（CIS）电池、碲化镉（CdTe）电池、砷化稼电池等；其中以晶硅电池为主导。由于硅是地球上储量第二大元素，作为半导体材料，人们对它研究得最多、技术最成熟，而且晶硅性能稳定、无毒，因此成为太阳电池研究开发、生产和应用中的主体材料。⑴单晶硅太阳能电池。人们首先使用高纯硅制造太阳电池，即单晶硅太阳电池。由于材料昂贵，这种太阳电池成本过高，初期多用于空间技术作为特殊电源，供人造卫星使用。七十年代开始，把硅太阳电池转向地面应用。目前单晶硅太阳能电池仍是转换效率最高的太阳电池。⑵多晶硅太阳能电池随着电池制备和封装工艺的不断改进，在硅太阳电池总成本中，硅材料所占比重已由原先的1/3上升到1/2。因此，生产厂家迫切希望在不降低光电转换效率的前提下，找到替代单晶硅的材料。目前，比较适用的材料就是多晶硅。多晶硅制备工艺简单，设备易做，操作方便，耗能较少，辅助材料消耗也不多，尤其是可以制备任意形状的多晶硅锭，便于大量生产大面积的硅片。同时，多晶硅太阳电池的电性能和机械性能都与单晶硅太阳电池基本相似，而生产成本却低于单晶硅太阳电池。多晶硅与单晶硅材料的差别主要是多晶硅内存在许多晶粒间界。这给多晶硅太阳能电池带来以下三方面影响：1、晶粒间界处存在势垒，阻断载流子的通过。2、晶粒间界作为一种晶体缺陷，起着有效复合中心作用。3、在形成pn结的工艺过程中，掺杂的原子会沿着晶粒间界向下择优扩散，形成导电分流路径，增大漏电流。⑶x－Si薄膜与薄膜太阳能电池第2页共31页第1页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共31页◆非晶硅薄膜电池。非晶硅太阳电池是最理解的一种廉价电池，它的最大特点就是薄，不同于单晶硅与多晶硅电池需要以硅片为衬底，而是在玻璃或不锈钢等材料的表面镀上一层薄薄的硅膜，其厚度只有单晶硅的1/300；因此，可以大量节省硅材料，加之可连续化大面积生产，能耗也低，成本自然也低。◆多晶硅薄膜电池。由于非晶硅其自身的性能不稳定、转换效率低等缺陷，人们在不断尝试利用多晶硅代替非晶硅制作薄膜电池的可能性。多晶硅薄膜电池既具有晶硅电池的高效、稳定、无毒和资源丰富的优势，又具有薄膜电池工艺简单、节省材料、大幅度降低成本的优点，因此多晶硅薄膜电池的研究开发成为近几年的热点。有机半导体薄膜电池。为了进一步降低成本，人们对一些新材料进行了研究，较为成熟的主要有CulnSe2、CdTe薄膜。2、太阳能电池的工艺结构及其特性⑴单晶硅与多晶硅太阳能电池单晶硅与多晶硅电池板是国际上研究最早的太阳能电池板，也是目前效率最高、性能最稳定的太阳能电池板；然而受硅材料本身价格的限制，电池板的成本下降空间已越来越小，给它未来的大力发展带来了巨大的障碍。Fig.1是它的基本工艺结构图。Fig.1单晶硅电池的工艺结构这类太阳能电池板转换效率高、寿命长、工作性能稳定，不受其对地电位的极性及其漏电流大小的影响，在太阳能逆变器拓扑方面没有任何限制，这里不做详细介绍。⑵Back-contact太阳能电池板为了提高转换效率及美学效果，在单晶硅、多晶硅电池板的基础上，各大太阳能电池厂家对电...
