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晶体硅太阳能电池技术发展方向.. 共31页
阳能电池
晶体硅电池 非晶硅薄膜电池 铜铟硒(CIS)电池 碲化镉 (CdTe)电池
砷化镓电池等
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晶体硅太阳能电池发展简史
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晶体硅太阳能电池的新技术
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
埋栅电池具有高效的原因是: (1)绒面、减反射膜和背面反射器的结合使太阳光充分被利用; (2)栅指电极只占电池表面积2~4%,遮光率很小,提高短路电流密度; (3)栅指电极排列紧密减小发射极电阻; (4)淡磷扩散避免形成“死层”,增加对短波的吸收; (5)埋栅电极处实行重掺杂使接触电阻降低,有利于欧姆接触; (6)埋栅电极深入到硅衬底内部增加对基区光生电子的收集; (7)浓磷扩散降低浓磷区电阻功耗和栅指电极与衬底的接触电阻功耗,提高
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
(2)多晶硅高效电池
◆多晶硅材料制造成本低于单晶硅CZ材料 ◆能直接制备出适于规模化生产的大尺寸方型硅锭,240kg, 400kg ◆制造过程简单、省电、节约硅材料 因此比单晶硅电池具有更大降低成本的潜力。
多晶硅太 阳能电池
相对低的材料成本(和单 晶硅相比)
材料成本随着硅片的厚度 而降低
具有跟单晶硅相似的光电 转换效率
进一步取代单 晶硅片的市场
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
◆澳大利亚新南威尔士大学—采用类似PERL电池技术使电池的效率达 19.8%,该工艺打破了多晶硅电池不适合采用高温过程的观念,但电池 的制造过程烦琐,不适合商业化。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
◆日本 京瓷(Kyocera)公司采用了PECVD/SiN+表面织构化使 15cm15cm大面积多晶硅电池效率达17.7%,已实现商业化。
该电池完全采用背电极接触方式,正负 极交叉排列在背面,前表面没有任何遮挡, p-n结位于背面。最初最高效率可以达到23 %,但是成本很高,只是满足一些特殊需要 ,如太阳能飞机和太阳能汽车等。
为了降低成本、扩大市场,在美国塞浦 路斯半导体公司帮助下,Sunpower公司做 了大量的研究,终于推出了低成本高效太阳 电池A-300,效率为20.0%以上。
$1.5
12%
$3.0
$2.5
$2.08
$1.67
$1.25
15%
$2.33
$2.0
$2.0
$1.33
$1.0
18%
$2.05
$1.67
$1.67
$1.11
$0.83
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晶体硅太阳能电池的发展趋势
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单晶硅高效化: PERL电池
澳大利亚新南威尔士大学研发 钝化发射区和背面局部扩散(PERL)单晶硅电池 =24.7%
电池的开路电压。
此电池由澳大利亚新南威尔士大学光伏器件实验室最先研制成功的 ,由于具有高效、低成本和适合大批量生产的特点,很快引起注意。西 班牙BP Solar公司购买了其专利,成功地进行了产业化生产。
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
◆日本Sanyo -a-Si/c-Si异质结(HIT)电池
实验室最好效率: =21.2%,面积100cm×100cm
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化
HIT电池具有高效的原理是: (1)全部制作工艺都是在低温下完成,有效地保护载流子寿命; (2)双面制结,可以充分利用背面光线; (3)表面的非晶硅层对光线有非常好的吸收特性; (4)采用的n型硅片其载流子寿命很大,远大于p型硅,并且由于硅片较薄,
有利于载流子扩散穿过衬底被电极收集; (5)织构化的硅片对太阳光的反射降低; (6)利用PECVD在硅片上沉积非晶硅薄膜过程中产生的原子氢对其界面进行
钝化,这是该电池取得高效的重要原因。
这种电池具有结特性优秀、温度系数低、生产成本低廉和转换效率 高等优点,所以在光伏市场上受到青睐,商业化生产速度发展很快,仅 仅两三年时间,产品已占整个光伏市场的5%
◆美国乔治亚(Geogia)工大—采用磷吸杂和双层反射膜技术,使用电阻率 0.65 Ωcm、厚度280 m的HEM(热交换法)多晶硅片制作电池,使电池 的效率达到18.6%。
◆德国 Fraunhofer研究所 20.3% —世界记录,如能在工业生产中大规模 使用该新技术,基于成本低廉的优势,预计多晶硅电池不久将会在太阳 能电地市场上占据主导地位。
德国 Fraunhofer研究所研发 深结局部背场 (LBSF)电池 2cm×2cm电池效率达到 =23.3%
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单晶硅高效化:BIB电池
◆
美国Sunpower公司研发 双面指叉背接触(Bifacial Interdigitated Back-contact) 太阳电池 效率达到20%以上
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晶体硅太阳能电池的技术发展趋势—高效化 ◆激光刻槽埋栅电池
新南威尔士大学 =19.6%
北京太阳能研究所 =18.6%
这个电池结构的特 点是表面电极通过化学 镀埋在硅衬底的沟槽里 ,电极与沟槽接触部位 采用重掺杂,表面的其 它地方进行淡磷扩散。
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单晶硅高效化: PERL电池
制造过程相当烦琐,涉及到多道光刻工艺,工艺高,很难应用于大规模工业生产。
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单晶硅高效化:PPC电池
斯坦福大学研发 背面点接触(PCC)电池 =22.3%
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单晶硅高效化:LBSF电池
晶体硅太阳能电池的发展趋势
分析下表的内容得出以下结论:要将电池的生产成本降低到1美元/WP以下 ,电池的转换效率必须要高于18%,并要求生产成本低、生产能力高。
成本 效率
350($/m2)
300($/m2)
250($/m2) 200($/m2)
150($/m2)
10%
$3.5
$3.0
$2.5
$2.0