按照材料的不同,當(dāng)前硅太陽能電池可分為三類:單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和薄膜太陽能電池三種。非晶硅薄膜就是相對(duì)于單晶硅和多晶硅來說的。當(dāng)然除了使用除硅材質(zhì)以外目前國內(nèi)外還研制出了非硅系的薄膜技術(shù),如采用CIGS、CdTe等作基質(zhì)。
非晶硅(amorphous silicon α-Si )又稱無定形硅。單質(zhì)硅的一種形態(tài)。棕黑色或灰黑色的微晶體。硅不具有完整的金剛石晶胞,純度不高。熔點(diǎn)、密度和硬度也明顯低于晶體硅。
非晶硅的化學(xué)性質(zhì)比晶體硅活潑??捎苫顫娊饘?如鈉、鉀等) 在加熱下還原四鹵化硅,或用碳等還原劑還原二氧化硅制得。結(jié)構(gòu)特征為短程有序而長程無序的α-硅。純?chǔ)?硅因缺陷密度高而無法使用。采用輝光放電氣相沉積法就得含氫的非晶硅薄膜,氫在其中補(bǔ)償懸掛鏈,并進(jìn)行摻雜和制作pn結(jié)。非晶硅在太陽輻射峰附近的光吸收系數(shù)比晶體硅大一個(gè)數(shù)量級(jí)。禁帶寬度1.7~1.8eV,而遷移率和少子壽命遠(yuǎn)比晶體硅低。現(xiàn)已工業(yè)應(yīng)用,主要用于提煉純硅,制造太陽電池、薄膜晶體管、復(fù)印鼓、光電傳感器等。
薄膜太陽電池作為一種新型太陽能電池,由于其原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、便于大規(guī)模生產(chǎn),因而具有廣闊的市場前景。薄膜電池基本上分為:非/微晶硅薄膜電池、CIGS薄膜電池和CdTe薄膜電池三種。其中,GIGS的轉(zhuǎn)換效率最高,約為10%~12%,CdTe的轉(zhuǎn)換效率次之,約為8.5%~10.5%,非/微晶電池最低,一般為6%~8%;但從原材料的可獲取性來看,非/微晶電池的原材料為硅烷,最為普遍,而另外兩種電池的原材料中均包含稀有元素化合物,可獲取性較低。
近年來,非晶硅薄膜太陽電池逐漸從各種類型的太陽電池中脫穎而出,在全球范圍內(nèi)掀起了一股投資熱潮。大尺寸玻璃基板薄膜太陽電池投入市場,必將極大地加速光伏建筑一體化、屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)以及光伏電站等的推廣和普及。同時(shí),非晶硅薄膜電池在高氣溫條件下衰減微弱,所以也適合高溫、荒漠地區(qū)建設(shè)電站。
此外,不難看出,晶體硅電池產(chǎn)業(yè)鏈從上游多晶硅到硅棒、硅片、電池、組件,整個(gè)鏈條非常清晰,每一個(gè)上游環(huán)節(jié)的產(chǎn)品即是下游環(huán)節(jié)的原材料。而薄膜電池的產(chǎn)業(yè)鏈并不像晶體硅電池那樣縱深,設(shè)備以及原材料采購?fù)瓿珊髮⒃诒∧る姵貜S統(tǒng)一加工制造完成。
目前,雖然薄膜電池具有轉(zhuǎn)換效率低的劣勢,卻也同時(shí)具備成本低廉的優(yōu)勢。非晶硅薄膜電池中硅的用量僅為普通多晶硅用量的1/100。根據(jù)AMAT的預(yù)測,未來兩年薄膜電池的成本可以繼續(xù)下降40%。成本下降的同時(shí),效率也在提高。我們預(yù)計(jì)到2015年左右,非/微晶電池的轉(zhuǎn)換效率將達(dá)到15%,成本將達(dá)到1.28美元/W,CIGS電池的轉(zhuǎn)換效率將達(dá)到15%,成本將達(dá)到1美元/W,CdTe電池的轉(zhuǎn)換效率將達(dá)到13%,而成本將達(dá)到0.7美元/W。
成本的降低必然帶來需求的提升,市場普遍預(yù)測,2012年薄膜電池的市場占有率將達(dá)到30%。實(shí)際上,薄膜電池與晶體硅電池并不存在誰完全替代誰的問題,誰的成本降的更快,將來就有可能獲得更多的市場份額,短期內(nèi)來看,薄膜電池更有潛力。一旦薄膜電池能實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng),需求將是指數(shù)級(jí)別的增長。2100433B 解讀詞條背后的知識(shí) 瑞奇戈德 瑞奇戈德測控技術(shù)無錫有限公司
瑞奇戈德一非晶硅薄膜晶體管(a-Si:H TFT)——之一
薄膜晶體管(TFT)是平板顯示器制造行業(yè)的核心技術(shù),其價(jià)值相當(dāng)于硅芯片對(duì)計(jì)算機(jī)行業(yè)的影響。在20世紀(jì)60年代發(fā)明液晶顯示技術(shù)的初期,使用簡單的X-Y電極尋址方式對(duì)液晶顯示器像素進(jìn)行尋址,顯示圖像存在大量的串?dāng)_,即一個(gè)像素會(huì)被鄰近像素的變化所干擾;后來提出了在每一個(gè)X-Y電極...
2020-06-220閱讀58a-Si太陽電池基本結(jié)構(gòu)不是pn結(jié)而是pin結(jié)。摻硼形成p區(qū),摻磷形成n區(qū),i為非雜質(zhì)或輕摻日的本征層(因?yàn)榉菗诫sa。s是弱n型)。重?fù)诫s的p、n區(qū)在電池內(nèi)部形成內(nèi)建勢,以收集電荷。同時(shí)兩者可與導(dǎo)電電...
硅單晶被稱為現(xiàn)代信息社會(huì)的基石。硅單晶按照制備工藝的不同可分為直拉(CZ)單晶硅和區(qū)熔(FZ)單晶硅,直拉單晶硅被廣泛應(yīng)用于微電子領(lǐng)域,微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,使人類社會(huì)進(jìn)入了信息化時(shí)代,被稱為硅片引起...
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介紹一種使用快速熱退火設(shè)備,經(jīng)多次循環(huán)退火誘導(dǎo),在普通玻璃襯底上生長非晶硅薄膜晶化的實(shí)驗(yàn)方法.利用拉曼(Raman)光譜、原子力顯微鏡(atomic force microscope,AFM)、紫外可見分光光度計(jì)(UV-VISspectrophotometer)和霍爾(Hall)測試系統(tǒng)對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌及電子遷移率進(jìn)行測試.結(jié)果表明,當(dāng)退火溫度達(dá)到680℃時(shí),薄膜開始出現(xiàn)晶化現(xiàn)象;隨著快速熱退火次數(shù)的增加,拉曼光譜在500 cm~(-1)處測得多晶硅特征峰;在循環(huán)退火5次后,其最佳晶化率達(dá)到71.9%,光學(xué)帶隙下降,晶粒增大,載流子遷移率提高.
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為了提高非晶硅薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性,采用納秒紫外激光進(jìn)行透明導(dǎo)電薄膜制絨,改變激光工藝參數(shù),研究激光功率密度、重復(fù)頻率、刻蝕速度和填充間距對(duì)透明導(dǎo)電薄膜電學(xué)、光學(xué)和晶體結(jié)構(gòu)特性的影響;并根據(jù)不同制絨方式制備電池,比較其輸出性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:當(dāng)激光功率密度P=0.85×105 W/cm2,刻蝕速度v=600mm/s,重復(fù)頻率f=50kHz,填充間距Δd=0.012mm時(shí),獲得薄膜方塊電阻較小,陷光效果良好的絨面結(jié)構(gòu),有效地增強(qiáng)了電池吸收率,提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。
非晶硅薄膜晶體管(a-Si:H TFT--amorphous silicon thin film transistor)溝道采用非晶硅材料制成。由于非晶硅可以淀積在各種大面積的襯底上,所以生產(chǎn)成本低廉,得到了廣泛的應(yīng)用。
由于反應(yīng)溫度低,可在200℃左右的溫度下制造,因此可以在玻璃、不銹鋼板、陶瓷板、柔性塑料片上淀積薄膜,易于大面積化生產(chǎn),成本較低。單節(jié)非晶硅薄膜太陽能電池的生產(chǎn)成本目前可降到1.2美元/Wp。疊層非晶硅薄膜電池的成本可降至1美元/Wp以下。
轉(zhuǎn)換效率為6%的非晶硅太陽能電池,其生產(chǎn)用電約1.9度電/瓦,由它發(fā)電后返回上述能量的時(shí)間僅為1.5-2年。
非晶硅材料是由氣相淀積形成的,目前已被普遍采用的方法是等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積(PECVD)法。此種制作工藝可以連續(xù)在多個(gè)真空淀積室完成,從而實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。采用玻璃基板的非晶硅太陽能電池,其主要工序(PECVD)與TFT-LCD陣列生產(chǎn)相似,生產(chǎn)方式均具有自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。
在制造方法方面有電子回旋共振法、光化學(xué)氣相沉積法、直流輝光放電法、射頻輝光放電法、濺謝法和熱絲法等。特別是射頻輝光放電法由于其低溫過程(~200℃),易于實(shí)現(xiàn)大面積和大批量連續(xù)生產(chǎn),現(xiàn)成為國際公認(rèn)的成熟技術(shù)。
當(dāng)太陽能電池工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)測試溫度25℃時(shí),其最佳輸出功率會(huì)有所下降;非晶硅太陽能電池受溫度的影響比晶體硅太陽能電池要小得多。
非晶硅材料的吸收系數(shù)在整個(gè)可見光范圍內(nèi),在實(shí)際使用中對(duì)低光強(qiáng)光有較好的適應(yīng)。
上述獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢,令薄膜硅電池在民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,如光伏建筑一體化、大規(guī)模低成本發(fā)電站、太陽能照明光源。
由于非晶硅薄膜電池的良好前景,包括Sharp、Q-Cells、無錫尚德等在內(nèi)的諸多企業(yè)正大規(guī)模進(jìn)入非晶硅薄膜太陽能電池領(lǐng)域,整個(gè)行業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字不斷翻新。
非晶硅薄膜太陽能電池是一種以非晶硅化合物為基本組成的薄膜太陽能電池。
按照材料的不同,當(dāng)前硅太陽能電池可分為三類:單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。