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名詞定義
- 中文名稱：
- 多晶硅太陽(yáng)能電池
- 英文名稱：
- Polycrystalline Silicon solar cell
- 定義：
- 以多晶硅為基體材料的太陽(yáng)能電池。
- 所屬學(xué)科：
- 電力(一級(jí)學(xué)科) ；可再生能源(二級(jí)學(xué)科)
名詞釋義
熔融的單質(zhì)硅在過冷條件下凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅。以多晶硅為基體材料生產(chǎn)制成的太陽(yáng)能電池就是通常所指的多晶硅太陽(yáng)能電池。
多晶硅太陽(yáng)電池的制作工藝與單晶硅太陽(yáng)電池差不多，但是多晶硅太陽(yáng)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15％。從制作成本上來講，比單晶硅太陽(yáng)能電池要便宜一些，材料制造簡(jiǎn)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(yáng)能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽(yáng)能電池短。
多晶硅太陽(yáng)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(fù)雜，電耗很大，在太陽(yáng)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(yáng)能電池也是圓片，組成太陽(yáng)能組件平面利用率低。因此，80年代以來，歐美一些國(guó)家投入了多晶硅太陽(yáng)能電池的研制。
發(fā)展?fàn)顩r
從工業(yè)化發(fā)展來看，重心已由單晶向多晶方向發(fā)展，主要原因?yàn)?；[1]可供應(yīng)太陽(yáng)電池的頭尾料愈來愈少；[2] 對(duì)太陽(yáng)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(jìn)展，全自動(dòng)澆鑄爐每生產(chǎn)周期（50小時(shí)）可生產(chǎn)200公斤以上的硅錠，晶粒的尺寸達(dá)到厘米級(jí)；[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(yīng)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(chǎng)、腐蝕絨面、表面和體鈍化、細(xì)金屬柵電極，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)可使柵電極的寬度降低到50微米，高度達(dá)到15微米以上，快速熱退火技術(shù)用于多晶硅的生產(chǎn)可大大縮短工藝時(shí)間，單片熱工序時(shí)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(bào)道，目前在50～60微米多晶硅襯底上制作的電池效率超過16％。利用機(jī)械刻槽、絲網(wǎng)印刷技術(shù)在100平方厘米多晶上效率超過17％，無機(jī)械刻槽在同樣面積上效率達(dá)到16％，采用埋柵結(jié)構(gòu)，機(jī)械刻槽在130平方厘米的多晶上電池效率達(dá)到15.8％。
第二代太陽(yáng)能電池中，多晶硅薄膜太陽(yáng)電池是近幾年來太陽(yáng)能電池研究的熱點(diǎn)。多晶硅薄膜電池是兼具單晶硅電池的高轉(zhuǎn)換效率和長(zhǎng)壽命以及非晶硅薄膜電池的材料制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)化等優(yōu)點(diǎn)的新一代電池，其轉(zhuǎn)換效率一般為1５%左右，稍低于單晶硅太陽(yáng)電池，沒有明顯效率衰退問題，并且有可能在廉價(jià)襯底材料上制備，其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池，而效率高于非晶硅薄膜電池，因此，多晶硅薄膜電池已經(jīng)在太陽(yáng)能電池市場(chǎng)上占據(jù)重要地位。
但是多晶硅電池也有其缺陷，由于多晶硅屬于間接帶隙材料，不能被看作理想的薄膜太陽(yáng)電池材料，但是隨著陷光技術(shù)、鈍化技術(shù)以及載流子束縛技術(shù)的不斷發(fā)展，人們完全有可能制備出高效廉價(jià)的多晶硅薄膜太陽(yáng)電池。目前主要用2種技術(shù)路線來制備多晶硅薄膜：一種是采用非硅襯底；另一種是采用低品質(zhì)的硅襯底。
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