焦点注册,英文名称:silicon solar cell 定义:以硅为基体材料的太阳能电池。按硅材料的结晶形态,可分为单晶硅太阳 能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池
制作太阳能电池主要是以半导体材料得非常活跃,形成 N(negative )型半导体。黄色的为磷原子核,红色 的为多余的电子。
P 型半导体中含有较多的空穴,而 N 型半导体中含有较多的电子,这 样,当 P 型和 N 型半导体结合在一起时,就会在接触面形成电势差,这就 是 PN 结。
当 P 型和 N 型半导体结合在一起时,在两种半导体的交界面区域里会 形成一个特殊的薄层,界面的 P 型一侧带负电, N 型一侧带正电。这是由 于 P 型半导体多空穴, N 型半导体多自由电子,出现了浓度差。 N 区的电 子汇扩散到 P 区, P 区的空穴会扩散到 N 区,一旦扩散就形成了一个有 N 指向 P 的“内电场 ”,从而阻止扩散进行。达到平衡后,就形成了这样一个 特殊的薄层形成电势差,从而形成 PN结。当晶片受光后,PN结中,N型 半导体的空穴往P型区移动,而P型区中的电子往N型区移动,从而形成 从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差,这就形成了电源。
不能通过,电流就不能产生,因此一般用金属网格覆盖 p-n 结(如图 梳状 电极),以增加入射光的面积
另外硅表面非常光亮,会反射掉大量的太阳光,不能被电池利用。为 此,科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜(如图) ,实际工业 生产基本都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜,厚度在 1000 埃左右。将 反射损失减小到 5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限, 于是人们又将很多电池(通常是 36 个)并联或串联起来使用,形成太阳能 光电板。
通常的晶体硅太阳能电池是在厚度 350〜450“m的高质量硅片上制成 的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。
上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,目前制备多晶硅薄 膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积( LPCVD )和等离
子增强化学气相沉积(PECVD )工艺。此外,液相外延法(LPPE)和溅射 沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。
化学气相沉积主要是以SiH2C12、SiHC13、SiC14或SiH4,为反应气体, 在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一 般选用 Si、 SiO2、 Si3N4 等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的 晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD 在 衬底上沉积一层较薄的耳非晶硅层,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


