太阳能板的原理与生产

太阳能是人类最好的能源. 它的取之不尽，用之不竭的特性决定了它必将成为人类最便宜，最实用的能源. 太阳能电池板是清洁能源，没有任何环境污染. 大洋光电近年来发展迅速，是最活跃的研究领域，也是最引人注目的项目之一.

制造太阳能电池板的方法主要基于半导体材料. 其工作原理是利用光电材料吸收光能以产生光电转换反应. 根据使用的不同材料自制太阳能电池板，它们可以分为: 硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池，今天主要向您介绍硅基太阳能电池板.

一个，硅太阳能电池板

1. 硅太阳能电池的工作原理和结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应. 半导体的一般结构如下:

在图中，正电荷表示硅原子，而负电荷表示围绕硅原子的四个电子. 在硅晶体中掺入其他杂质（例如硼，磷等）时，在硼中掺杂时自制太阳能电池板，硅晶体中会有一个孔，其形成可以参考下图:

在图中，正电荷表示硅原子，而负电荷表示围绕硅原子的四个电子. 表示掺杂的硼原子. 由于硼原子周围只有三个电子，因此会产生图中所示的蓝洞. 因为没有电子，所以该空穴变得不稳定，并且容易吸收电子. 中和形成P（正）半导体. 类似地，在引入磷原子之后，由于磷原子具有五个电子，所以一个电子变得非常活泼，从而形成了N（负）型半导体. 的是磷核，红色的是多余的电子. 如下所示.

P型半导体包含更多的空穴，而N型半导体包含更多的电子，因此，当P型和N型半导体结合在一起时，在接触面上将形成电势差，即PN结.

当将P型和N型半导体结合在一起时，在两个半导体的界面区域会形成一个特殊的薄层），界面的P型侧带负电，而N型侧面带正电. 这是因为P型半导体具有多个空穴，而N型半导体具有更多的自由电子，从而导致浓度差. N区域中的电子将扩散到P区域中，并且P区域中的空穴将扩散到N区域中. 一旦扩散，就会形成从N指向P的“内部电场”，从而阻止了扩散的进行. 达到平衡后，这种特殊的薄层形成一个电位差，即PN结.

在晶片曝光之后，在PN结中，N型半导体的空穴移动到P型区域，并且P型区域中的电子移动到N型区域，从而形成从N型区域到P型区域的电流. 然后，在PN结中形成电势差，该PN结形成电源. （如下图所示）

由于半导体不是良好的导电体，因此，如果电子在通过p-n结之后流过半导体，则电阻非常大，损耗也很大. 但是，如果上层完全用金属覆盖，则太阳光将无法通过，也不会产生电流. 因此，PN结通常被金属栅格覆盖（如梳状电极所示）以增加入射光的面积. 此外，硅的表面非常光亮，会反射很多阳光，电池无法使用. 为此，科学家在其上涂了一层反射系数很小的保护膜（如图所示）. 实际的工业生产基本上是通过化学气相沉积来沉积氮化硅膜层，其厚度约为1000埃. 将反射损失降低到5％或更少. 毕竟，电池可以提供的电流和电压是有限的，因此人们使用许多并联或串联的电池（通常为36个）来形成太阳能光伏板. 2.硅太阳能电池的生产过程普通的晶体硅太阳能电池是在厚度为350-450μm的高质量硅晶片上制成的，这些晶片是由拉制或铸造的硅锭切割而成的.

以上方法实际上消耗了更多的硅材料. 为了节省材料，当前使用化学气相沉积方法来制备多晶硅薄膜电池，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺. 此外，液相外延和溅射沉积也可以用于制备多晶硅薄膜电池.

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;化学气相沉积法主要使用SiH2Cl2，SiHCl3，SiCl4或SiH4作为反应气体，在一定的保护性气氛下反应生成硅原子并将其沉积在加热的基板上. 基板材料通常为Si，SiO 2，Si 3 N 4等. 然而，研究发现，难以在非硅基板上形成较大的晶粒，并且容易在晶粒之间形成空隙. 解决该问题的方法是，首先使用LPCVD在衬底上沉积一层非晶硅薄层，然后对该非晶硅层进行退火以获得更大的晶粒，然后在该晶种层上沉积厚的多晶硅膜，因此采用了重结晶技术无疑是一个非常重要的环节. 当前使用的技术主要包括固相结晶法和中间区重结晶法. 除了用于多晶硅薄膜电池的重结晶工艺外，几乎所有用于制备单晶硅太阳能电池的技术都被使用，从而以这种方式生产的太阳能电池的转换效率得到了显着提高.

具有光电效应的薄膜太阳能电池是现阶段的主流，而具有光化学效应的湿太阳能电池仍处于起步阶段.

全球太阳能电池行业现状

根据Dataquest的统计，目前全球有136个国家在投资推广太阳能电池的应用，其中95个国家正在研究和开发太阳能电池，并积极生产各种太阳能电池. 相关产品. 1998年，全世界生产的太阳能电池总发电量为1,000兆瓦，1999年达到2,850兆瓦. 2000年，全球将近4,600家制造商提供了光伏电池和使用光伏电池作为电源的产品.

目前，许多国家正在制定中长期太阳能发展计划，为21世纪的太阳能发展做准备. 美国能源部已经启动了国家光伏计划，日本已经启动了阳光计划. NREL光伏计划是美国国家光伏计划的重要组成部分. 该计划在5个领域进行研究，包括单晶硅和先进器件，薄膜光伏技术，PVMaT，光伏模块和系统性能与工程，光伏应用和市场开发. 工作.

美国还启动了“太阳能路灯计划”，该计划旨在使美国某些城市的路灯采用太阳能供电. 根据计划，每盏路灯每年可节省800度电. 日本还正在实施太阳能“ 7万个项目计划”. 日本打算普及的太阳能住宅发电系统主要是安装在房屋屋顶上的太阳能电池发电装置. 家用剩余电量也可以出售给电力公司. 一个标准的家庭可以安装一个产生3000瓦功率的系统. 在欧洲，太阳能电池的研发已包括在著名的“尤里卡”高科技计划中，并且已经启动了“ 100,000项目计划”. 这些基于光伏电池的推广和应用的“太阳能项目”计划，目前是推动太阳能光伏电池产业发展的重要动力之一.

日本，韩国和欧洲共有8个国家最近决定共同努力，在亚洲和非洲沙漠内陆地区建设世界上最大的太阳能电站. 他们的目标是占领全球约1/4的土地面积. 有效利用沙漠地区的长期阳光资源为30万用户提供100万千瓦的电力. 该计划将从2001年开始，需要四年时间完成.

目前，美国和日本在世界光伏市场上拥有最大的市场份额. 美国拥有世界上最大的7MW光伏电站，日本也建造了1MW的光伏电站. 全球共有23万个光伏发电设备，其中以以色列，澳大利亚和新西兰为首.

自1990年代以来，全球太阳能电池产业以每年15％的速度持续发展. 根据Dataquest发布的最新统计和预测报告，1998年美国，日本和西欧工业化国家对太阳能研究和开发的总投资达到了570亿美元； 1999年为646亿美元； 2000年为700亿美元；它已经达到820亿美元；预计2002年将超过1000亿美元.

中国太阳能电池产业的现状

中国高度重视太阳能电池的研究与开发. 早在“第七个五年计划”中，非晶硅半导体的研究工作已被列入国家重大课题. 在“八五”期间，中国重点研究了太阳能电池等领域. 2003年10月，国家发改委和科技部制定了未来五年的太阳能开发计划. 发改委

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ot;光明工程将募集资金100亿元，促进太阳能发电技术的应用. 计划到2005年全国太阳能发电系统的总装机容量将达到300兆瓦.

2002年，国家有关部委启动了《西部省区无电乡供电计划》，该方案利用太阳能和小规模风力发电解决了七个省，区，市的用电问题. 没有电的地区. 该项目的启动极大地刺激了太阳能发电行业，在中国建立了多条太阳能电池包装生产线，从而迅速提高了太阳能电池的年产量. 中国目前有10条太阳能电池生产线，年产能约为4.5MW，其中8条生产线是从国外的. 在这8条生产线中，有6条单晶硅太阳能电池生产线和2条非晶硅. 太阳能电池生产线. 据专家预测，目前中国光伏市场需求为每年5MW. 从2001年到2010年，年需求量将达到10MW. 从2011年开始，中国光伏市场的年需求量将超过20MW.

目前，国内太阳能硅生产要包括洛阳单晶硅厂，河北宁津单晶硅基地和四川峨眉半导体材料厂，其中河北宁津单晶硅基地是世界上最大的太阳能单晶硅生产基地，约占全球太阳能单晶硅市场份额的25％.

在太阳能电池材料下游市场上，目前国内太阳能电池生产要是无锡尚德，南京中电，保定英利，河北金高，临阳新能源，苏州阿特斯，常州天河，云南天大光伏科技，宁波太阳能. 电力，京瓷（天津）太阳能等公司的年总生产能力超过800MW.

根据龚新提供的报告，2009年，国务院指出多晶硅产能过剩. 实际的行业人士没有意识到这一点. 科学技术部表示，多晶硅生产能力不算过高[1].

简要分析太阳能电池和太阳能发电的前景目前，太阳能电池的应用已进入军事，航空航天领域的工业，商业，农业，通信，家用电器和公共事业领域，特别是在偏远地区和高山. ，沙漠，岛屿和农村地区，以节省昂贵的传输线. 但是在现阶段，它的成本仍然很高，生产1kW的电力要花费数万美元，因此使用仍然受到经济限制.

但是，从长远来看，随着太阳能电池制造技术的改进和新型光电转换设备的发明，环境保护以及各国对可再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将使用太阳更实用的辐射能方法可以为将来使用太阳能打开广阔的前景.

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