太陽能是一種儲量極其豐富的潔凈能源，太陽每年向地面輸送的能量高達 3×1024焦耳,。太陽能電池是利用太陽光和材料相互作用直接產(chǎn)生電能的,，是對環(huán)境無污染的可再生能源,。它是人們利用可持續(xù)太陽能資源解決能源危機和環(huán)境問題的一條重要途徑。
太陽能的特點：
輻射廣泛性：太陽能對偏遠地區(qū)有重要意義,，維護費用很小。
清潔性：太陽能發(fā)電,，可減少環(huán)境污染。
分散性：太陽輻射盡管遍及全球,。
間歇性：太陽能受天氣,、緯度等影響,，能量不穩(wěn)定。
太陽能電池的工作原理
太陽能電池的原理基于半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)將太陽輻射直接轉(zhuǎn)換為電能。不同材料的太陽能電池,，雖然光譜響應(yīng)的范圍不同,，但光電轉(zhuǎn)換原理一致。
在晶體中電子的數(shù)目總是與核電荷數(shù)相一致,，所以 p 型硅和 n 型硅對外部來說是電中性的。單一的p型或n型硅在光照,，僅產(chǎn)生溫度變化,，雖然可使電子從化學(xué)鍵中釋放出來,，但是短時間內(nèi)便被再次捕獲。當p型材料和n型材料相接時,，晶體界面位置稱為p-n結(jié)。此時界面層n型材料中的自由電子和p型材料的空穴相對應(yīng),。
在p-n結(jié)的內(nèi)建電場作用下，n區(qū)的空穴向p區(qū)運動,，而p區(qū)的電子向 n 區(qū)運動，最后造成在太陽能電池受光面(上表面)有量負電荷(電子)積累,，而在電池背光面(下表面)有大量正電荷(空穴)積累。
太陽能電池的分類
按結(jié)構(gòu)分類
同質(zhì)結(jié)電池：同一種半導(dǎo)體材料構(gòu)成一個或多個 p-n 結(jié)的電池,。
異質(zhì)結(jié)電池：兩種不同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成一個異質(zhì)結(jié)的太陽能電池。
肖特基結(jié)電池：金屬和半導(dǎo)體組成“肖特基勢壘”的電池（MS電池）,。
光電化學(xué)電池：浸于電解質(zhì)中的半導(dǎo)體電極構(gòu)成的電池，又稱為液結(jié)電池,。
按材料分類
硅系列太陽能電池：硅材料為基體的太陽能電池，包括單晶,、多晶和非晶硅太陽能電池,。
單晶硅太陽能電池
單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高,，技術(shù)較成熟。高性能電池建立在高質(zhì)量單晶硅材料和成熟的加工處理工藝基礎(chǔ)上,。電池制作中一般采用表面織構(gòu)化、發(fā)射區(qū)鈍化,、分區(qū)摻雜等技術(shù)。主要有平面單晶硅電池和刻槽埋柵電極單晶硅電池,。
多晶硅薄膜太陽能電池
多晶硅薄膜電池使用的硅遠較單晶硅少、無效率衰退問題,。且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。
目前制備多晶硅薄膜電池多采用化學(xué)氣相沉積法,，包括低壓化學(xué)氣相沉積((LPCVD)、等離子增強化學(xué)氣相沉積((PECVD)和快熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)工藝,。此外,，液相外延法((LPE)和濺射沉積法也可制備多晶硅薄膜電池。
非晶硅薄膜太陽能電池
非晶硅太陽能電池具有較高的轉(zhuǎn)換效率,、較低的成本及重量輕等特點，,。但由于穩(wěn)定性不高直接影響實際應(yīng)用,。制備方法有很多,，其中包括反應(yīng)濺射法、PECVD 法,、LPCVD 法等，不同的電池工藝過程可分別制得單結(jié)電池和疊層太陽能電池,。
多元化合物薄膜太陽能電池
除硅系電池外,，其他太陽能電池主要包括砷化鎵III-V族化合物,、硫化鎘，碲化鎘及銅銦硒薄膜電池,。
現(xiàn)有高效硅基太陽能電池主要采用技術(shù)：鈍化發(fā)射極電池(PERL)--p型、異質(zhì)節(jié)結(jié)構(gòu)太陽電池(HIT)--n型,，叉指背電極接觸(IBC)電池--n型，以及在HIT和IBC電池上衍生出的HBC電池--n型等,。目前工業(yè)化應(yīng)用廣泛的主要有PERC電池,、鋁背場(Al-BSF)電池和異質(zhì)節(jié)結(jié)構(gòu)太陽電池(HIT)--n型,。
鋁背場(Al-BSF)太陽能電池
鋁背場電池原理：鋁背場(Al-BSF)電池是指在晶硅光伏電池P-N結(jié)制備完成后，通過在硅片的背光面沉積一層鋁膜,，制備P+層，從而形成鋁背場,。其既可以減少少數(shù)載流子在背面復(fù)合的概率，同時也可以作為背面的金屬電極,，因此能夠提升光伏電池的轉(zhuǎn)換效率,。
鋁背場(Al-BSF)太陽能電池工藝
鋁背場(Al-BSF)太陽能電池工藝設(shè)備
鋁背場電池片設(shè)備主要包括8類，根據(jù)前述工藝分別對應(yīng)制絨清洗設(shè)備,、
擴散爐、刻蝕設(shè)備,、PECVD、絲網(wǎng)印刷設(shè)備,、燒結(jié)爐、自動分選機,；以及應(yīng)用于整體制造過程中的自動化設(shè)備，包括自動化裝卸片機和上下片機等,。
鈍化發(fā)射極及背面電池(PERC)
相較于鋁背場,，PERC電池進行了背面的工藝升級，采取了氧化鋁+氮化硅的背鈍化疊層結(jié)構(gòu),，實現(xiàn)進一步的鈍化。
鈍化發(fā)射極及背面電池(PERC)工藝
鈍化發(fā)射極及背面電池(PERC)和鋁背場(Al-BSF)太陽能電池設(shè)備
異質(zhì)結(jié)(HIT)太陽能電池
HIT電池最早由日本三洋公司于1990年開發(fā),，因HIT被三洋注冊為商標，又被稱為HJT或SHJ,。HIT電池同樣是基于光生伏特效應(yīng),，只是P-N結(jié)是由非晶硅(a-Si)和晶體硅(c-Si)材料形成的。
HIT的優(yōu)勢：①結(jié)構(gòu)對稱,、易于實現(xiàn)薄片化；②低溫工藝,、能耗低,；③開路電壓高,、轉(zhuǎn)換效率高,；④溫度系數(shù)低,，光照下功率輸出優(yōu)于常規(guī)電池；⑤無LID（光衰）和PID（電位誘發(fā)衰減）效應(yīng),。
HIT太陽能電池的結(jié)構(gòu)
異質(zhì)結(jié)電池的工藝
HIT電池制備的5道工藝為：①制絨清洗,，該工藝涉及到的設(shè)備主要是濕式化學(xué)清洗設(shè)備；②非晶硅沉積,，該工藝涉及到的設(shè)備主要是HWCVD以及PECVD,；③透明導(dǎo)電膜制備，該工藝涉及到的設(shè)備主要是RPD以及PECVD,；④絲網(wǎng)印刷,；⑤測試。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）
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參考資料：
王遠.太陽能電池及其應(yīng)用技術(shù)研究
竇智. n型鋁背結(jié)太陽電池制備方法研究
謝猛.PREC型晶體硅太陽電池的光致衰減及其鈍化技術(shù)研究
史少飛.HIT太陽能電池材料的制備與性能研究
馮勝.異質(zhì)結(jié)太陽能電池設(shè)備深度報告
