多晶硅太陽能電池 又名：多晶硅電池

       多晶硅太陽能電池兼具單晶硅電池的高轉(zhuǎn)換效率和長壽命以及非晶硅薄膜電池的材料制備工藝相對簡化等優(yōu)點的新一代電池，其轉(zhuǎn)換效率一般為17-18%左右，稍低于單晶硅太陽電池，沒有明顯效率衰退問題，并且有可能在廉價襯底材料上制備，其成本遠低于單晶硅電池，而效率高于非晶硅薄膜電池。

概述

       多晶硅太陽能電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約17-18%左右。多晶硅片生產(chǎn)能耗低，生產(chǎn)過程無污染，與單晶硅太陽電池相比，多晶硅太陽電池更加經(jīng)濟。 從制作成本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。

       單晶硅太陽能電池的生產(chǎn)需要消耗大量的高純硅材料，而制造這些材料工藝復雜，電耗很大，在太陽能電池生產(chǎn)總成本中己超二分之一。加之拉制的單晶硅棒呈圓柱狀，切片制作太陽能電池也是圓片，組成太陽能組件平面利用率低。因此，80年代以來，歐美一些國家投入了多晶硅太陽能電池的研制。由于多晶硅內(nèi)存在明顯的晶粒界面，晶格錯位等缺陷，其效率還比較低。還有載流子遷移率、壽命和擴散長度等，與單晶硅太陽電池相比，多晶硅太陽電池都低很多。

制造工藝

       太陽電池從研究室走向工廠，實驗研究走向規(guī)?；a(chǎn)是其發(fā)展的道路，所以能夠達到工業(yè)化生產(chǎn)的特征應該是：

       [1]、電池的制作工藝能夠滿足流水線作業(yè)；

       [2]、能夠大規(guī)模、現(xiàn)代化生產(chǎn)；

       [3]、達到高效、低成本。

       當然，其主要目標是降低太陽電池的生產(chǎn)成本。多晶硅電池的主要發(fā)展方向朝著大面積、薄襯底。例如，市場上可見到125×125mm2、156×156mm2甚至更大規(guī)模的單片電池，厚度從原來的300微米減小到250、200及200微米以下。效率得到大幅度的提高。日本京磁（Kyocera）公司150×150的電池小批量生產(chǎn)的光電轉(zhuǎn)換效率達到17.1%，該公司1998年的生產(chǎn)量達到25.4MW。

       （1）絲網(wǎng)印刷及其相關技術

       多晶硅電池的規(guī)模化生產(chǎn)中廣泛使用了絲網(wǎng)印刷工藝，該工藝可用于擴散源的印刷、正面金屬電極、背接觸電極，減反射膜層等，隨著絲網(wǎng)材料的改善和工藝水平的提高，絲網(wǎng)印刷工藝在太陽電池的生產(chǎn)中將會得到更加普遍的應用。

       a、發(fā)射區(qū)的形成

       利用絲網(wǎng)印刷形成PN結(jié)，代替常規(guī)的管式爐擴散工藝。一般在多晶硅的正面印刷含磷的漿料、在反面印刷含鋁的金屬漿料。印刷完成后，擴散可在網(wǎng)帶爐中完成（通常溫度在900度），這樣，印刷、烘干、擴散可形成連續(xù)性生產(chǎn)。絲網(wǎng)印刷擴散技術所形成的發(fā)射區(qū)通常表面濃度比較高，則表面光生載流子復合較大，為了克服這一缺點，工藝上采用了下面的選擇發(fā)射區(qū)工藝技術，使電池的轉(zhuǎn)換效率得到進一步的提高。

       b、選擇發(fā)射區(qū)工藝

       在多晶硅電池的擴散工藝中，選擇發(fā)射區(qū)技術分為局部腐蝕或兩步擴散法。局部腐蝕為用干法（例如反應離子腐蝕）或化學腐蝕的方法，將金屬電極之間區(qū)域的重擴散層腐蝕掉。最初，Solarex應用反應離子腐蝕的方法在同一臺設備中，先用大反應功率腐蝕掉金屬電極間的重摻雜層，再用小功率沉積一層氮化硅薄膜，該膜層發(fā)揮減反射和電池表面鈍化的雙重作用。在100cm2的多晶上作出轉(zhuǎn)換效率超過13%的電池。在同樣面積上，應用兩部擴散法，未作機械絨面的情況下轉(zhuǎn)換效率達到16%。

       c、背表面場的形成

       背PN結(jié)通常由絲網(wǎng)印刷A漿料并在網(wǎng)帶爐中熱退火后形成，該工藝在形成背表面結(jié)的同時，對多晶硅中的雜質(zhì)具有良好的吸除作用，鋁吸雜過程一般在高溫區(qū)段完成，測量結(jié)果表明吸雜作用可使前道高溫過程所造成的多晶硅少子壽命的下降得到恢復。良好的背表面場可明顯地提高電池的開路電壓。

       d、絲網(wǎng)印刷金屬電極

       在規(guī)?；a(chǎn)中，絲網(wǎng)印刷工藝與真空蒸發(fā)、金屬電鍍等工藝相比，更具有優(yōu)勢，在當今的工藝中，正面的印刷材料普遍選用含銀的漿料，其主要原因是銀具有良好的導電性、可焊性和在硅中的低擴散性能。經(jīng)絲網(wǎng)印刷、退火所形成的金屬層的導電性能取決于漿料的化學成份、玻璃體的含量、絲網(wǎng)的粗糟度、燒結(jié)條件和絲網(wǎng)版的厚度。八十年度初，絲網(wǎng)印刷具有一些缺陷，Ⅰ)如柵線寬度較大，通常大于150微米；Ⅱ)造成遮光較大，電池填充因子較低；Ⅲ)不適合表面鈍化，主要是表面擴散濃度較高，否則接觸電阻較大。如今用先進的方法可絲網(wǎng)印出線寬達50微米的柵線，厚度超過15微米，方塊電阻為2.5~4mΩ，該參數(shù)可滿足高效電池的要求。有人在15×15平方厘米的Mc—Si上對絲網(wǎng)印刷電極和蒸發(fā)電極所作太陽電池進行了比較，各項參數(shù)幾乎沒有差距。

優(yōu)缺點

       多晶硅太陽能電池以其生產(chǎn)原材料豐富、成本低、轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點而備受青睞,也順應社會的需求占據(jù)了太陽能電池市場的主要份額。 [3]重心已由單晶向多晶方向發(fā)展，主要原因為：

       [1]、可供應太陽電池的頭尾料愈來愈少；

       [2]、 對太陽電池來講，方形基片更合算，通過澆鑄法和直接凝固法所獲得的多晶硅可直接獲得方形材料；

       [3]、多晶硅的生產(chǎn)工藝不斷取得進展，全自動澆鑄爐每生產(chǎn)周期（50小時）可生產(chǎn)200公斤以上的硅錠，晶粒的尺寸達到厘米級；

       [4]、由于近十年單晶硅工藝的研究與發(fā)展很快，其中工藝也被應用于多晶硅電池的生產(chǎn)，例如選擇腐蝕發(fā)射結(jié)、背表面場、腐蝕絨面、表面和體鈍化、細金屬柵電極，采用絲網(wǎng)印刷技術可使柵電極的寬度降低到50微米，高度達到15微米以上，快速熱退火技術用于多晶硅的生產(chǎn)可大大縮短工藝時間，單片熱工序時間可在一分鐘之內(nèi)完成，采用該工藝在100平方厘米的多晶硅片上作出的電池轉(zhuǎn)換效率超過14%。據(jù)報道，在50～60微米多晶硅襯底上制作的電池效率超過16%。利用機械刻槽、絲網(wǎng)印刷技術在100平方厘米多晶上效率超過17%，無機械刻槽在同樣面積上效率達到16%，采用埋柵結(jié)構(gòu)，機械刻槽在130平方厘米的多晶上電池效率達到15.8%。  

性能測試條件

       （1）由于太陽能組件的輸出功率取決于太陽輻照度和太陽能電池溫度等因素，因此太陽能電池組件的測量在標準條件下（STC）進行，標準條件定義為： 大氣質(zhì)量AM1.5， 光照強度1000W/m2，溫度25℃。

       （2）在該條件下，太陽能電池組件所輸出的最大功率稱為峰值功率，在很多情況下，組件的峰值功率通常用太陽能模擬儀測定。影響太陽能電池組件輸出性能的主要因素有以下幾點：

       1）負載阻抗

       2）日照強度

       3）溫度

       4）陰影

電池板壽命

       太陽能電池板廠家提供的數(shù)據(jù)是包用25年。

功率計算

       太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。為了使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為負載提供足夠的電源，就要根據(jù)用電器的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出功率，每天使用6個小時為例，介紹一下計算方法：

       1.首先應計算出每天消耗的瓦時數(shù)(包括逆變器的損耗)：若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為90%，則當輸出功率為100W時，則實際需要輸出功率應為100W/90%=111W；若按每天使用5小時，則耗電量為111W*5小時=555Wh。

       2.計算太陽能電池板：按每日有效日照時間為6小時計算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實際使用功率。