多晶矽太阳电池详细资料大全

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太阳电池的一种。 矽体太阳电池近年来得到了广泛的套用 由于其制造工艺上的不同可分为单晶矽， 多晶矽两种结构。

多晶矽材料是由许多具有不同晶向的小颗粒单晶矽组成 在小颗粒的单晶晶粒内部矽原子呈周期性有序排列。

多晶矽与单晶矽的主要区别是不同晶向的单晶晶粒间存在晶粒间界 所谓的晶粒间界是指晶粒间的过渡区结构复杂矽原子呈无序排列存在着能在禁带中引入深能级缺陷的杂质。

基本介绍

• 中文名 ：多晶矽太阳电池
• 核心 ：太阳能电池组件
• Isc ：2950mA
• Voc ：584mV
• FF ：0．72
• η ：12．4%

概述,多晶矽电池的优势,多晶矽电池发展历史,电池构成及配件作用,电池测试条件,功率计算方法,多孔矽的特点以及在多晶矽电池中的套用,电池套用领域,

概述

太阳电池套用最大障碍就是成本太高,如何进一步降低成本成为太阳电池推广套用的关键。多晶矽太阳电池是目前较成熟的成本相对较低的太阳电池技术,由于多晶矽晶粒取向的多样性,不能用传统的单晶矽制绒面技术,如何廉价可靠地制备多晶矽太阳电池的减反射膜是多晶矽太阳电池产业化的关键技术之一。 多晶矽太阳电池的性能基本与单晶矽太阳电池相同，目前国外多晶矽太阳电池大部分是10cm×10cm的方片。工业化生产的多晶矽太阳电池的典型特性参数如下： 多晶矽太阳能电池 Isc=2950mA，Voc=584mV，填充因子FF=0．72，转换效率η=12．4%(测试条件：AM1．5，1000W/m2，25℃)。 多晶矽太阳电池的其它特性与单晶矽太阳电池类似，如温度特性、太阳电池性能随入射光强的变化等。

多晶矽电池的优势

多晶矽太阳能电池的竞争力近年来超越单晶矽太阳电池主要有以下几点原因
（1）晶体矽生长技术与设备的进步，大型（大于240kg） 的晶锭增加了生产能力减少能源的消耗比起单晶，多晶更适合用较低纯度的原材料。晶锭与坩埚尺寸趋向标准化，有助于凝铸技术的推广。近年来在原有晶体矽生长方法的基础上，诞生了热交换法和电磁浇铸 方法。可以制造出高质量的多晶矽材料。
（2）氧化矽减反射膜的普遍采用。除了具有减反射的功能外氧化矽膜内的氢原子对矽片表面和体内具 有 良 好 的 钝 化 作 用。氧 化 矽 膜 比 传 统 的 氧 化 钛减反射膜稳定。 （3）多晶矽太阳电池是比较标准的正方形，与准方形的单晶矽太阳电池相比5英寸与6英寸的多晶太阳电池在成本与模板封装密度上更有优势
（4）多线切割工艺被普遍采用， 生产自动化程度提高。相对传统的内圆切割，多线锯的产量高，切割损失小，
对矽片表面的损伤小，同时可以获得比较薄的矽片。

多晶矽电池发展历史

晶体矽太阳能电池的发展可划分为三个阶段，每一阶段效率的提升都是因为新技术的引入。 1954年贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6%的单晶矽太阳能电池到1960年为第一发展阶段，导致效率提升的主要技术是矽材料的制备工艺日趋完善、矽材料的质量不断提高使得电池效率稳步上升，这一期间电池效率在15%。1972年到1985年是第二个发展阶段，背电场电池（BSF）[1]技术、“浅结”结构、绒面技术、密栅金属化是这一阶段的代表技术，电池效率提高到17%，电池成本大幅度下降。1985年后是电池发展的第三阶段，光伏科学家探索了各种各样的电池新技术、金属化材料和结构来改进电池性能提高其光电转换效率：表面与体钝化技术、Al/P吸杂技术、选择性发射区技术、双层减反射膜技术等。许多新结构新技术的电池在此阶段相继出现，如效率达24.4%钝化发射极和背面点接触（PERL）电池。目前相当多的技术、材料和设备正在逐渐突破实验室的限制而套用到产业化生产当中来。目前已经有多家国内外公司对外宣称到2008年年底其大规模产业化生产转换效率单晶将达到18%，多晶将超过17%。 单晶矽太阳电池的生产需要消耗大量的高纯矽材料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳电池生产总成本中己超二分之一，加之拉制的单晶矽棒呈圆柱状，切片制作太阳电池也是圆片，组成太阳能组件平面利用率低。因此，80年代以来，欧美一些国家投入了多晶矽太阳电池的研制。 目前太阳电池使用的多晶矽材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶矽料和冶金级矽材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为100～300欧姆厘米的多晶块料或单晶矽头尾料，经破碎，用1：5的氢氟酸和硝酸混合液进行适当的腐蚀，然后用去离子水冲洗呈中性，并烘干。用石英坩埚装好多晶矽料，加人适量硼矽，放人浇铸炉，在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约20分钟，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶矽锭。这种矽锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材质利用率和方便组装。 多晶矽太阳电池的制作工艺与单晶矽太阳电池差不多，其光电转换效率约12%左右，稍低于单晶矽太阳电池，但是材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。随着技术得提高，目前多晶矽的转换效率也可以达到18%左右。

电池构成及配件作用

1） 钢化玻璃 其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的， 1.透光率必须高（一般91%以上）；2.超白钢化处理。 2） EVA 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。 3） 电池片主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体矽太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣：晶体矽太阳能电池片，设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜；薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体矽电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，如计算器上的太阳能电池。 4） EVA 作用如上，主要粘结封装发电主体和背板 5） 背板 作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化，现在组件厂家都质保25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和矽胶是否能达到要求。） 6） 铝合金 保护层压件，起一定的密封、支撑作用 7） 接线盒 保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接线盒中最关键的是二极体的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极体也不相同。 8） 矽胶 密封作用，用来密封组件与铝合金框线、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代矽胶，现在国内普遍使用矽胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。

电池测试条件

（1）由于太阳能组件的输出功率取决于太阳辐照度和太阳能电池温度等因素，因此太阳能电池组件的测量在标准条件下（STC）进行，标准条件定义为： 大气质量AM1.5， 光照强度1000W/m2，温度25℃。 （2）在该条件下，太阳能电池组件所输出的最大功率称为峰值功率，在很多情况下，组件的峰值功率通常用太阳能模拟仪测定。影响太阳能电池组件输出性能的主要因素有以下几点： 1）负载阻抗 2）日照强度 3）温度 4）阴影

功率计算方法

太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择各部件。下面以100W输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算方法： 1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗)：若逆变器的转换效率为90%，则当输出功率为100W时，则实际需要输出功率应为100W/90%=111W；若按每天使用5小时，则耗电量为111W*5小时=555Wh。 2.计算太阳能电池板：按每日有效日照时间为6小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。

多孔矽的特点以及在多晶矽电池中的套用

1990年人们发现了多孔矽的可见光发射和明显的带隙宽化现象,目前量子限制模型被最广泛地用来解释多孔矽和纳米结构矽光发射特性的起源。用化学腐蚀或电化学腐蚀[在晶体矽片上形成多孔矽呈现出光萤光和电萤光特性。在太阳电池结构中套用多孔矽有如下优点:
(1)多孔矽高的绒面表面形貌可能用来增强光的捕获。用多孔矽作为表面绒面来增强多晶矽太阳电池性能,不象传统的NaOH溶液的绒面腐蚀只能用于[100]取向的单晶矽衬底,多孔矽可以在任何取向的单晶、多晶或微晶矽的表面腐蚀成。多孔矽覆盖在多晶矽上的减反射可以和其它复杂的表面绒面技术相比。 (2)多孔矽的带隙可以根据对阳光的最佳吸收来调整,太阳电池理论效率相对于带隙的曲线最大的峰值在1.5eV附近,该值在已观察到的多孔矽带隙值范围之内。多孔矽明显宽的带隙使它可能成为异质结电池理想的顶层材料,Si叠层电池的顶电池的光吸收材料,这一特性还可能用于在扩散结Si太阳电池中建立背或前表面场。 (3)多孔矽的光萤光特性可用于将紫外光和蓝光转变成波长更长的光,Si太阳电池对这些光有更高的量子效率。 (4)在CZ法生长的Si片背面形成的多孔矽可作为杂质原子的有效吸杂中心,这些杂质原子在高温氧化时可能形成堆积缺陷,这一特性可用于光伏技术,因为高效矽太阳电池的制备常需要多次高温氧化工艺。
(5)化学腐蚀和电化学腐蚀的简单性和易于大面积制备使得多孔矽成为适合于大面积套用(如太阳电池)的候选技术。

电池套用领域

一、用户太阳能电源 （1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。 二、交通领域 如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。 三、通讯/通信领域 太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。 四、石油、海洋、气象领域 石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。 五、家庭灯具电源 如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。 六、光伏电站 10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。 七、太阳能建筑 将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。 八、其他领域包括 （1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、太空飞行器、空间太阳能电站等。

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昔阳县13785604265： 多晶硅太阳能电池的基本简介 - ？
衅蒲冻干： 多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池).从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展.此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短.单晶硅太阳能电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料,而制造这些材料工艺复杂,电耗很大,在太阳能电池生产总成本中己超二分之一.加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状,切片制作太阳能电池也是圆片,组成太阳能组件平面利用率低.因此,80年代以来,欧美一些国家投入了多晶硅太阳能电池的研制.

昔阳县13785604265： 单晶硅和多晶硅电池片在外观上有什么区别? - ？
衅蒲冻干： 一、形状不同 1、单晶硅:单晶硅棒呈圆柱状,切片制作太阳能电池也是圆片,组成太阳能组件平面利用率低. 2、多晶硅:多晶硅是方形基片,通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料.二、颜色不同 1、单晶硅:单晶...

昔阳县13785604265： 多晶硅太阳能发电优点有哪些? ？
衅蒲冻干： 1.透光性好,成本低 多晶硅太阳能电池的主体是采用钢化玻璃制作而成,透光率是... 2.密封性好 多晶硅太阳能电池与其他的薄膜太阳能发电池最大的不同,就是采用了...

昔阳县13785604265： 多晶硅太阳能电池板与单晶硅太阳能电池板相比较主要有什么特点? ？
衅蒲冻干： 多晶硅太阳能电池从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短

昔阳县13785604265： 多晶硅太阳能电池板的一般规格标准 - ？
衅蒲冻干： 100W以下一般都做到工作电压17V左右,开路电压在22V左右 100W以上一般都做成工作电压36V左右,开路电压在43V左右

昔阳县13785604265： 单晶,多晶硅,薄膜电池发展历程及各种太阳能电池的有缺点 近几年转换效率 - ？
衅蒲冻干： 1)单晶硅太阳能电池 单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,最高的达到24%,这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的,但制作成本很大,以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用.由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及...

昔阳县13785604265： 单晶硅太阳能电池与多晶硅太阳能电池有什么区别? - ？
衅蒲冻干： 单晶硅和多晶硅的区别是,当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则形成单晶硅.如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅.多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理...

昔阳县13785604265： 多晶硅太阳能电池板和单晶硅的区别 - ？
衅蒲冻干： 单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好,但是成本较高.单晶硅电池早在20多年前就已突破光电转换效率20%以上的技术关口. 多晶硅电池成本低,转换效率略低于直拉单晶硅太阳能电池,材料中的各种缺陷,如晶界、位错、微缺陷,和材料中的杂质碳和氧,以及工艺过程中玷污的过渡族金属被认为是造成多晶硅电池光电转换率一直无法突破20%的关口.德国弗劳恩霍夫协会科研人员采用新技术,在世界上率先使多晶硅太阳能电池的光电转换率达到20.3%.

昔阳县13785604265： 单/多晶硅太阳能电池和薄膜电池的主要区别? - ？
衅蒲冻干： 主要区别就是单、多晶硅电池工艺制程复杂,薄膜电池工艺制程相对简单,但是单、多晶硅电池成本相对高,而转换效率得话单、多晶硅电池比薄膜电池要高1倍左右.