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晶体硅太阳能电池构成、功能与工艺
晶体硅太阳能电池构成、功能与工艺一片实用的普通太阳能发电电池是一张156 X 156 mm2、约0. 18 mm厚的方形薄片,薄片材料是硅晶体,其朝光一面有密布细金属栅线和两道或三道横跨连接这些细栅线的供输出接触的粗栅线,背面则完全覆盖金属。
这是我们肉眼所能看到的全部构造。它为基本结构的原因是现在一些高效电池尚增加了一些结构细节或设计上有彻底改变,它所代表的基本要素和功能是所有实用太阳能发电电池都必须具备的。
可以看到,整片电池基本上就是一个做好了电极的大面积的p-n结,其朝光一面一般为n型,背面相应为P型。原理上p,n对调完全可以,甚至性能上还有优点, 但工艺上的原因使得迄今为止光伏业制造的硅片太阳能发电电池绝大部分都是以p型硅为衬底,高温扩散施主杂质磷制得n型硅层,当然由第3章我们知道扩散的量需先补偿抵消衬底中的受主,然后才能得到n型。注意n型层极浅,一般不到0. 5Mm深,后面我们会知道其理由。这一层常被称为“发射区”。
其他组成和构造都是辅助的,我们从上而下逐一介绍。
栅线:一般用银浆丝网印刷制得,收集载流子以汇成电流,其粗细与疏密的选择是光线遮挡、电流捕收与银浆消耗成本三者之间的折中优化问题。
减反射膜:一般为几十纳米厚的氮化硅薄膜,因其适当的折射系数而具有良好的减少光反射作用,满足减反射效果所需折射系数条件的材料其实还有多种,氧化硅、氧化铝、氧化钛等,氮化硅薄膜成为产业的主流选择应是其性能和工艺综合优势的结果。
氮化硅减反射膜几乎无一例外地都采用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)技术制备,过程中会产生大量H的注入,对硅表面及其表面附近晶体缺陷有良好的钝化作用,其重要性之大,以致许多研究人员称其为钝化膜而不称减反射膜。应该说两种作用至少是等量齐观的。
在我们肉眼可见的太阳能电池虽然只是简简单单的产品,但是他的构成,他的内涵实则少有人知。
更新时间:2015-6-9 10:24:29
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