浅述太阳能电池

　　太阳能电池，也称为光伏电池，是将太阳光辐射能直接转换为电能的器件。由这种器件封装成太阳能电池组件，再按需要将一定数量的组件组合成一定功率的太阳电池方阵，经与储能装置、测量控制装置及直流—交流变换装置等相配套，即构成太阳电池发电系统，也称为光伏发电系统。
　　太阳能光伏发电最核心的器件是太阳能电池。而太阳能电池的发展历史已经经过了160多年的漫长的发展历史。从总的发展来看，基础研究和技术进步都起到了积极推进的作用，至今为止，太阳能电池的基本结构和机理没有发生改变。

　　1.按结构分类
　　Ø同质节太阳能电池   Ø异质节太阳能电池   Ø肖特基太阳能电池
　　2.按材料分类
　　Ø硅太阳能电池  Ø多元化合物薄膜太阳能电池  Ø有机化合物太阳能电池
　　Ø敏化纳米晶太阳能电池  Ø聚合物多层修饰电极型太阳能电池
　　3.按工作方式分类
　　Ø平板太阳能电池 Ø聚光太阳能电池 Ø分光太阳能电池
　　p第一代：单晶硅和多晶硅两种，大约占太阳能电池产品市场的89.9％。第一代太阳能电池基于硅晶片基础之上，主要采用单晶体硅、多晶体硅为材料。其中，单晶硅电池转换效率最高，可达到18－20％，但生产成本高。
　　p第二代：薄膜太阳能电池，占太阳能电池产品市场的9.9%，第二代太阳能电池基于薄膜技术基础之上，主要采用非晶硅及氧化物等为材料。效率比第一代低，最高的的转化效率为13％，但生产成本最低。
　　p第三代：铜铟硒（CIS）等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。主要处于实验室生产状态， 由于其的高效率，低成本而存在潜在庞大的经济效应。
　　1.硅太阳能电池可分为：
　　1）.单晶硅太阳能电池
　　2）.多晶硅薄膜太阳能电池
　　3）.非晶硅薄膜太阳能电池
　　单晶硅太阳能电池
　　单晶硅太阳能电池，是以高纯的单晶硅棒为原料的太阳能电池，其转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的热加工处理工艺基础上。

　　非晶硅薄膜太阳能电池
　　非晶硅薄膜太阳能电池所采用的硅为a-Si。其基本结构不是pn结而是pin结。掺硼形成p区，掺磷形成n区，i为非杂质或轻掺杂的本征层。

　　突出特点：
　　Ø材料和制造工艺成本低。
　　Ø制作工艺为低温工艺（100-300℃），耗能较低。
　　Ø易于形成大规模生产能力，生产可全流程自动化。
　　Ø品种多，用途广。
　　存在问题：光学带隙为1.7eV→对长波区域不敏感→转换效率低
　　光致衰退效应：光电效率随着光照时间的延续而衰减
　　解决途径：制备叠层太阳能电池，即在制备的p-i-n单结太阳能电池上再沉一个或多个p-i-n子电池制得。
　　生产方法：反应溅射法、PECVD法、LPCVD法。
　　反应气体： H2稀释的SiH4
　　衬底材料：玻璃、不锈钢等

　　多晶硅太阳能电池
　　多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，用相对薄的晶体硅层作为太阳电池的激活层， 不仅保持了晶体硅太阳电池的高性能和稳定性， 而且材料的用量大幅度下降， 明显地降低了电池成本。多晶硅薄膜太阳电池的工作原理与其它太阳电池一样， 是基于太阳光与半导体材料的作用而形成光伏效应。
　　常用制备方法：
　　Ø低压化学气相沉积法（LPCVD）
　　Ø等离子增强化学气相沉积（PECVD）
　　Ø液相外延法（LPPE）
　　Ø溅射沉积法
　　反应气体SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4
　　↓（一定保护气氛下）
　　硅原子沉积在加热的衬底上
　　（ 衬底材料为Si、SiO2、Si3N4等 ）
　　存在问题：非硅衬底上很难形成较大的晶粒，容易在晶粒间形成空隙
　　解决方法：先用 LPCVD 在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜。
　　多晶硅薄膜电池由于所使用的硅较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。

　　2.多元化合物薄膜太阳能电池
　　多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜电池等。
　　硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。
　　砷化镓III-V化合物电池的转换效率可达28%，砷化镓化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是砷化镓材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了用砷化镓电池的普及。
　　铜铟硒薄膜电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退效应的问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。