1、整理整理ppt1第四章第四章 非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu)非晶硅太陽能電池結(jié)構(gòu) 4 4.2.2 .2.2 非晶硅太陽電池結(jié)構(gòu)非晶硅太陽電池結(jié)構(gòu)1.1.單結(jié)非晶硅太陽電池單結(jié)非晶硅太陽電池2.2.多結(jié)疊層電池多結(jié)疊層電池 三種晶硅太陽電池的區(qū)別三種晶硅太陽電池的區(qū)別 三種晶硅太陽電池的應(yīng)用三種晶硅太陽電池的應(yīng)用（1）非晶硅非晶硅/ /非晶硅雙結(jié)結(jié)構(gòu)非晶硅雙結(jié)結(jié)構(gòu)（2）非晶硅非晶硅/ /非晶硅鍺雙結(jié)結(jié)構(gòu)非晶硅鍺雙結(jié)結(jié)構(gòu)整理整理ppt22.2.多結(jié)疊層電池多結(jié)疊層電池（1）非晶硅非晶硅/ /非晶硅雙結(jié)結(jié)構(gòu)非晶硅雙結(jié)結(jié)構(gòu)（2）非晶硅非晶硅/ /非晶硅鍺雙結(jié)結(jié)構(gòu)非晶硅鍺雙結(jié)結(jié)構(gòu)（3）非晶硅非晶硅/ /微晶硅雙結(jié)

2、結(jié)構(gòu)微晶硅雙結(jié)結(jié)構(gòu)（4）非晶硅非晶硅/ /非晶硅鍺非晶硅鍺/ /非晶硅鍺三結(jié)結(jié)構(gòu)非晶硅鍺三結(jié)結(jié)構(gòu)（5）非晶硅非晶硅/ /非晶硅鍺非晶硅鍺/ /微晶硅鍺三結(jié)結(jié)構(gòu)微晶硅鍺三結(jié)結(jié)構(gòu)（6）非晶硅非晶硅/ /微晶硅鍺微晶硅鍺/ /微晶硅鍺三結(jié)結(jié)構(gòu)微晶硅鍺三結(jié)結(jié)構(gòu)整理整理ppt3 單晶硅：硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，晶粒晶面取向相同。 多晶硅：硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，晶粒晶面取向不同。 非晶硅：硅原子按照一定的鍵長和鍵角相互間以無序方式結(jié)合形成四面體結(jié)構(gòu)。由于不飽和或懸掛鍵而出現(xiàn)微孔。氫原子可以與懸掛鍵結(jié)合。1、三種太陽能電池的區(qū)別整理整理ppt42、非晶硅與單晶硅、多晶硅的區(qū)別及應(yīng)用 物

3、理性能：一般我們熟悉的單晶硅、多晶硅都是晶態(tài)半導(dǎo)體材料，原子或分子具有周期性排列，這種周期性排列被稱為長程有序。而非晶硅在微觀結(jié)構(gòu)上完全不同，它們?nèi)狈?gòu)成原子周期性的長程有序性。如圖非晶硅的網(wǎng)絡(luò)模型圖：問題：目前廣泛使用的太陽能電池材料都是晶態(tài)硅，非晶硅使用在什么方面？整理整理ppt5 P77圖4-1常用太陽能電池的光吸收系數(shù) 縱坐標(biāo)為光吸收系數(shù)，越大光敏性越好。 橫坐標(biāo)為太陽光譜輻射的能量。 圖中吸收峰分布與太陽光譜峰分布相近，有利于太陽光的吸收，故適合制作薄膜太陽電池。整理整理ppt61.1.單結(jié)非晶硅太陽電池單結(jié)非晶硅太陽電池 有兩種結(jié)構(gòu)：P-I-N 結(jié)構(gòu)和N-I-P 結(jié)構(gòu) P-I-N：

4、通常沉積在透明性較好的玻璃或耐高溫塑料襯底上。 N-I-P：通常沉積在不透明或透光性較差的聚酯或不銹鋼襯底上。 I:太陽能電池的本征層，光生載流子主要在這一層。整理整理ppt7現(xiàn)以P-I-N為例：第一層為普通玻璃，是電池載體。第二層為絨面的TCO。光從它穿過被電池吸收，所以要求它的透過率高；作為電池的一個電極，所以要求它導(dǎo)電。TCO制成絨面起到減少反射光的作用。太陽能電池就是以這兩層為襯底成長的。第三層為太陽能電池的P層，即窗口層。第四層為I層，即太陽能電池的本征層，光生載流子主要在這一層產(chǎn)生。第五層為N層，起到連接I層和背電極的作用。第六層為背電極和Al/Ag電極。目前制備背電極通常采用摻鋁

5、ZnO(Al),或簡稱AZO。整理整理ppt8 非晶態(tài)與晶態(tài)太陽電池的優(yōu)缺點1、具有成本低，回收快，易產(chǎn)生；2、對弱光響應(yīng)好；3、適用范圍廣，應(yīng)用前景好；缺點：2、光的吸收性不高、穩(wěn)定性差；1、光的轉(zhuǎn)換效率不高；優(yōu)點：整理整理ppt9氫化非晶硅光吸收系數(shù)相對較大，有很強的光敏性。但是非晶硅的帶隙為1.7eV左右，因此導(dǎo)致光電子能量低于17eV的光子直接透過非晶硅層，這一帶隙材料只能吸收可見光范圍內(nèi)的太陽光，長波段的太陽光不能被本征層所吸收，對光生電流基本上無貢獻，這限制了非晶硅太陽電池的轉(zhuǎn)換效率提高。 光的轉(zhuǎn)換效率不高的原因 另外，受到光致衰減的限制，本征層不可能太厚，因此導(dǎo)致能量接近于帶隙寬

6、度的那部分光子，在有限的本征層之內(nèi)并不能被充分地吸收，穩(wěn)定性較差。 光的吸收率不高、穩(wěn)定性差的原因整理整理ppt10 非晶硅太陽能電池發(fā)展趨勢作為低成本太陽能電池，未來發(fā)展重點是開發(fā)新的結(jié)構(gòu)，解決光至衰減問題，提高效率的同時，解決穩(wěn)定性問題是非晶硅電池的研究重點，如果突破該技術(shù)，則非晶硅太陽能電池在民用及獨立電源系統(tǒng)中將被大量使用。整理整理ppt112.2.多結(jié)疊層電池多結(jié)疊層電池 由于太陽光光譜中的能量分布較寬 ,現(xiàn)有的任何一種半導(dǎo)體材料都只能吸收其中能量比其能隙值高的光子，用能帶寬度與太陽光譜有最好匹配的材料做成電池 ,并按能隙從大到小的順序從外向里疊合起來 ,讓波長最短的光被最外邊的寬隙

7、材料電池利用 ,波長較長的光能夠透射進去讓較窄能隙材料電池利用 ,這就有可能最大限度地將光能變成電能 ,這樣的電池結(jié)構(gòu)就是疊層電池 。思考題：薄膜電池為什么需要做成多層膜？整理整理ppt12 這種結(jié)構(gòu)在制備過程中，通過調(diào)節(jié)頂電池與底電池中本征層的沉積參數(shù)（主要為溫度和氫稀釋度），使禁帶寬度有所不同。由于非晶硅的禁帶寬度調(diào)整范圍較小，為了使底電池有足夠的電流，底電池的本征層要比頂電池厚得多，頂電池與底電池的厚度分別為100nm與300nm左右，帶隙分別為1.8eV、1.7eV左右。（1）非晶硅/非晶硅雙結(jié)結(jié)構(gòu)整理整理ppt13 量子效率：是指太陽能電池產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)目與入射到太陽能電池表面的光子數(shù)目之比。通常，我們所說的太陽能電池量子效率QE都是指外量子效率EQE，也就是說太陽能電池表面的光子反射損失是不被考慮的。量子效率（QE）曲線整理整理ppt14玻璃透明導(dǎo)電膜（SnO2）P1I1(a-Si:H)N1P2I2(a-SiGe:H)N2AZOAl 為了提高底電池的長波相應(yīng)，非晶硅鍺合金是理想的本征材料，摻入鍺可降低非晶硅薄膜的帶隙?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)等離子體中硅烷與鍺烷的比例來調(diào)節(jié)材料的禁帶寬度，對于非晶硅鍺雙疊層結(jié)構(gòu)的底電