多晶硅薄膜太阳能电池的衬底材料和制备工艺.pdfVIP

vol 第34卷 增刊l 稀有金属材料与工程 34，Suppll 2005年 6月 RAREMETALMATERlALSANDENGINEERrNG June2005 多晶硅薄膜太阳能电池的衬底材料和制备工艺 张立明1，李海峰2，黄勇1，一，张厚兴1一，万之坚1，许颖3，王文静3 (1．清华人学材料科学与下程系，北京100084) (2．清华大学深圳研究生院，广东深圳518057) (3．北京市太阳能研究所，北京l00083) 摘要：研究丁太阳能电池的发展历程，详细介绍了多晶硅薄膜太阳能电池的各种工艺，阐述了在实际研究过程中沉 积大晶粒多晶硅薄膜的技术路线和j一艺，井对多晶硅薄膜A阳能电池的研究趋势做了展望。 关键词：陶瓷衬底；多品硅薄膜；太阳能电池 l 中图法分类号：TG174 文献标识码：A 文章编号：1002一185x(2005)s1—0464—03 须要大幅度地降低成本。薄膜太阳能电池在降低成本 1 引 言 方面比品体太阳能电池具有更大的优势：一是实现薄 d 照射在地球上的太阳能非常巨大，每3 A阳向 膜化后，可极大地节省昂贵的半导体材料；一是薄膜 地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的 电池的材料制备和电池同时形成，因此节省了许多工 总和；大约40mjn照射在地球上的太阳能，便足以供序；三是薄膜A阳能电池采用廉价衬底(陶瓷、不锈钢 全球人类1a能量的消费，是真正取之不尽、用之不竭 等1，可以获得大面积的电池组件，减少组件间串并联 的能源。太阳能电池可将太阳能直接转化成电能供人 带来的效率损耗。 类使用，是利用太阳能资源的有效方式，在使用中不 目前研究比较深入的薄膜太阳能电池丰要有硅基 会产牛任何有害物质，是一种无污染的产品。另外A A阳能电池和铜铟锡、碲化镉等化台物半导体薄膜电 阳能电池还具有系统运行可靠，长寿命，安装使剧方 池。非品硅薄膜太|j}：|能电池虽在成本上具有一定优势， 便等优点，所以，太阳能电池在解’决能源与环境问题 但光衰退效应严重制约了其发展空问，一些理论问题 方面倍受青睐，是～种有着极好市场前景的产品，被 也有待进一步探索。而铜铟锡、碲化镉等化合物薄膜 誉为是理想的能源。 电池，也因为铟元素含量稀少、镉元素有剧毒等问题， 2002年诺【f!尔革新夔获得者、澳大利亚新南威尔影响其麻用化进程。所以，敛率稳定、原材料丰富的 十大学的马J‘·格林教授把A阳能电池划分为三代：第 多晶硅薄膜太阳能电池成为最有希望取得成功的第二 一代是传统的晶体硅材料太阳能电池：第_代足方兴 代太阳能电池。 未艾的薄膜A阳能电池；第三代则是处丁设想中的新 清华大学新型陶瓷与精细工岂国家重点实验室在 型高效太阳能电池，包括叠层电池、热载流子电池等。 到【I前为止晶体硅(包括单品硅及多晶硅)太阳 多晶硅薄膜太阳能电池的上艺中，可以得到厘米量级 能电池始终占有A阳能电池市场份额的85％以r，其的品粒，并且在一定的技术处理和工艺条件的配合下 优异的特性已为众多成功的应用所证实。常规晶体硅 可以得到比较～致的晶粒取向。 太阳能电池组件中硅片的成本约占55％～60％…，硅 2 多晶硅薄膜电池衬底和沉积工艺 片的来源主要有：直拉单晶硅、浇铸／定向凝同多晶硅、 电磁浇铸多晶硅。硅片厚度目前常见的是2