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太陽能電池材料簡介

太陽能電池材料簡介

一、太陽能電池的發展歷史：

自 1839 年以來，當 貝克拉爾 在化學電池中首次觀察到光伏效應後，人們對太陽能電池原料的研究從未停止。 在太陽能電池的發展過程中，出現了各種不同結構的電池，如肖特基電池、M1S電池、MINP電池等； 異質結電池（如ITO(n)/Si(p)、a-Si/c-si、Ge/Si）等，其中同質pn結電池最終占主導地位。 太陽能電池依材料區分包括：晶體矽電池、TOPCon電池、非晶電池、銅鋼硒電池、磅鎬電池、砷化物電池等。由於矽是地球上第二豐富的元素，技術最成熟，晶體矽的性能穩定、無毒，已成為太陽能電池研究應用的主要材料。

2、晶體矽太陽能電池的發展：

晶體矽電池的發展分為三個階段。 第一階段：1954年，貝爾實驗室研發出效率為6%的晶體矽電池，現代矽電池時代開始。 此後10年，晶體矽電池的應用不斷擴大，製程不斷改進。 第二個時期開始於70年代初，在此期間太陽能電池的轉換效率大幅提高，同時晶體矽太陽能電池的地面應用擴大，成本不斷下降。 90年代初期，晶體矽電池進入快速發展階段，主要是在電池製造過程中引入表面鈍化技術、減少接觸複合效應、提高載流子壽命的後處理以及改善陷光效果。 電池效率大幅提升，生產成本進一步降低，應用範圍擴大。

3.單晶矽太陽能電池的優點

自70年代中期以來，晶體矽一直主導著太陽能電池的原料。 太陽能電池主要分為：單晶矽電池、多晶矽電池、薄膜晶矽電池。 多晶矽電池的出現降低了太陽能電池的製造成本，且其製造設備和製造流程簡單，材料要求低。 但由於材料和工藝的各種缺陷，其轉換效率較低。 單晶矽電池採用高純度矽為原料，採用區熔純化法（FZ法）或提升法（CZ法）生長，其平均轉換效率可達24%左石，高於5%高於多晶矽太陽能電池。

4.太陽能板的發展趨勢

隨著產業的發展，單晶矽電池的成本越來越低。 其性能穩定，轉換效率也正在突破，已成為太陽能板最重要的原料。 從固態物理的角度來看，矽材料並不是最理想的光電材料。 主要是因為矽是帶隙半導體，其光吸收係數較低，因此其他光電材料的研究也成為趨勢。 其中，碲化鎘（CdTe）、銅銦硒（CulnSe2）、鈣鈦礦被認為是三種非常有前途的光伏材料，並且已經取得了一定的進展，但距離大規模生產和應用還有很長的路要走。與單晶矽電池競爭。