《太阳能电池基础与应用》无机硅太阳能电池+第一讲.pdf

为什么是Si ？ Si材料 储量丰富（地球上储量第二多的元素），取 之不尽，用之不竭； 无毒、稳定性好、力学性能好（易加工）； 带隙~1.12eV，Si电池具有较高的理论效率； 通过简单的扩散工艺即可形成p-n结（p-n 结是太阳电池的核心）； 研究最充分，人们对其认识最深入； Si微电子学的深厚积淀，晶体生长——器件 制备各技术环节工艺发达成熟，可资借鉴。 Shockley极限： 单晶Si电池的理论极限约30%。 为什么是Si ？  Si基电池是目前性价比最优的可实用 电池类型;  占据太阳电池市场的93%;  在可以预见的未来,仍将是市场主流。 为什么是Si ？ 目前处于市电同价临界点, 未来发展前景极为看好! 什么是Si ？ 晶体结构  IV族元素, 晶体结构：金刚石结构, 共价键的键角109°28′; 晶格参数 a = 5.4395Å, 近邻原子间距为2.35Å; 自然界中没有游离态的Si，Si主要以SiO2和硅酸盐的形式存在。 什么是Si ？ 光学性质  带隙:~1.12eV; 吸收截至波长:~1.1 μm;  间接带隙 吸收系数小 电池厚度大(缺点)。 概念 直接带隙和间接带隙 思考 间接带隙材料为什么吸收系数小？ 基本技能 能量和波长之间的换算 E(eV) ~ 1240/λ(nm) 什么是Si ？ 电学性质 本征载流子浓度为1.1×1010/cm3 ，本征电阻 率为1.5×1010 2 Ω ·cm ，电子迁移率为1350cm/ 2 （V·s），空穴迁移率为480 cm /（V ·s） 。 p型掺杂 III族元素（B） ；n型掺杂 V族元素 掺杂魔术! （P）。 什么是Si ？ 三种形态 Si电池分类 体电池 晶硅太阳电池 :单晶硅电池+多晶硅电池 ； 非晶硅太阳电池（包括微晶硅电池）。 单晶硅电池 多晶硅电池 薄膜电池 概念 什么是单晶、多晶和非晶？ 思考 实验上如何确定单晶硅、多晶硅和非晶硅？ 非晶硅电池 Si材料的制备 多晶硅 太阳能级多晶硅 （纯度高于金属级, 小于电子 级) 定向凝固提纯 金属/冶金级多晶硅 （纯度：95－99％） 化学提纯 ：如西门子法制备电子级高纯多晶硅 （8N-9N）