体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。如下图。型半导体中含有较多的空穴，而型半导体中含有较多的电子，这样，当型和型半导体结合在起时，就会在接触面形成电势差，这就是结。当型和型半导体结合在起时，在两种半导体的交界面区域里会形成个特殊的薄层，界面的型侧带负电，型侧带正电。这是由于型半导体多空穴，型半导体多自由电子，出现了浓度差。区的电子会扩散到区，区的空穴会扩散到区，旦扩散就形成了个由指向的内电场，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样个特殊的薄层形成电势差，这就是结。太阳能电池的工作原理由于太阳光照在半导体结上，形成新的空穴电子对，在结电场的作用下，空穴由区流向区，电子由区流向区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。硅太阳能电池的制作过程硅是我们这个星球上储藏最丰量的材料之。自从世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了切，甚至人类的思维。世纪末，我们的生活中处处可见硅的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤提纯过程拉棒过程切片过程制电池过程封装过程。太阳能发电方式光热电转换光热电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前个过程是光热转换过程后个过程是热电转换过程，与普通的火力发电样太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵倍座的太阳能热电站需要投资亿美元，平均的投资为美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。光电直接转换方式光电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是种大有前途的新型电源，具有永久性清洁性和灵活性三大优点太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以次投资而长期使用与火力发电核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的太阳能发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式，它包括光伏发电光化学发电光感应发电和光生物发电。从上世纪年代中期开始太阳能电池商品化以来，晶体硅作为基本的电池材料占据着统治地位。以晶体硅材料制备的太阳能电池,从工艺技术方法又可分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，非晶体硅太阳能电池和薄膜晶体硅太阳能电池。单晶硅电池具有电池转换效率高，稳定性好，但是成本较高非晶硅太阳电池则具有生产效率高，成本低廉，但是转换效率较低，而且效率衰减得比较快多晶硅太阳能电池则具有稳定的转换的效率，而且性能价格比最高薄膜晶体硅太阳能现在还只能处在研发阶段。硅系太阳能电池目前单晶硅和多晶硅电池继续占据光伏市场的导地位，其中单晶硅和多晶硅的比例已超过以当电力煤炭石油等不可再生能源频频告能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶时，越来越多的国家开始实行阳光计划，开发阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲些高平的核研究机构也开始转向可再生能源。截至年底，太阳能光伏发电制造能力已达万际装机容量近万，太阳能电池组件成本下降到美元,年光伏组件的价将下降到美元以下。太阳能电池的种类及特色单晶硅太阳能电池硅系太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己成熟，在电池制作中，般都采用表面织构化发射区钝化分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率通过以上得的电池转化效率超过，是大值可达。公司制备的大面积单晶太阳能电池转换效率为，国内北京太阳能研究所也积极进行高效池的成本低，便于大规模生产，普遍受到人们的重视并得到迅速发展，其实早在年代初，等就已经开始了对非晶硅电池的研制工作,近几年它的研制工作得到了迅速发展,目前世界上已有许多家公司在生产该种电池产品。非晶硅作为太阳能材料尽管是种很好的电池材料，但由于其光学带隙为,使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，这样来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率。此外，其光电效率会随着光照时间的延续而衰减，即所谓的光致衰退效应，使得电池性能不稳定。解决这些问题的这就是制备叠层太阳能电池，叠层太阳能电池是由在制备的层单结太阳能电池上再沉积个或多个子电池制得的。叠层太阳能电池提高转换效率解决单结电池不稳定性的关键问题在于它把不同禁带宽度的材科组台在起，提高了光谱的响应范围顶电池的层较薄，光照产生的电场强度变化不大，保证层中的光生载流子抽出底电池产生的载流子约为单电池的半，光致衰退效应减小叠层太阳能电池各子电池是串联在起的。非晶硅薄膜太阳能电池的制备方法有很多，其中包括反应溅射法法法等，反应原料气体为稀释的，衬底主要为玻璃及不锈钢片，制成的非晶硅薄膜经过不同的电池工艺过程可分别制得单结电池和叠层太阳能电池。目前非晶硅太阳能电池的研究取得两大进展第三叠层结构非晶硅太阳能电池转换效率达到，创下新的记录第二三叠层太阳能电池年生产能力达。美国联合太阳能公司制得的单结太阳能电池最高转换效率为，三带隙三叠层电池最高转换效率为。晶体硅和多晶硅的优缺点目前，太阳能电池基本上以高纯度硅料作为主要原材料，简称硅基太阳能电池。硅基太阳能电池又分为晶体硅太阳能电池与非晶硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池直是主流产品，其中多晶硅太阳能电池自年开始成为世界光伏市场的主角。但是由于晶体硅太阳能电池所需的原材料高纯多晶硅价格飙升，制造晶体硅类太阳能电池能耗大，要大幅度地降低太阳电池的制造成本。非晶硅太阳能电池及其产品的优缺点非晶硅太阳能电池虽然在转换效率方面略逊于晶体硅太阳能电池，但制造成本低廉能耗小是晶体硅太阳能电池不能比的。非晶硅太阳能电池特点是节省硅材料，厚约的非晶硅薄膜，可吸收阳光中的大部分可见光，对可见光灵敏。制造玻璃硅的能耗小，设备比较简单。容易制成联式复合结薄膜太阳能电池，以提高效率。易于形成连续的大规模生产线。非晶硅太阳能电池效率已达。目前面积大于平方米，光电转换接近的大型非晶硅太阳能组件已研制出来。非晶硅太阳能电池的自然衰降率与电池的材料工艺和结构有关，呈现指数型衰降，第年效率约衰降不等，以后逐年减少。克服或者减少非晶硅太阳能电池的自然衰降，是世界光伏器件领域个亟待解决的难题。单晶硅太阳能电池及其产品的优缺点单晶硅太阳能电池是目前最成熟最稳定最可靠应用最广的太阳能电池。从冶金硅制备到多晶硅，用直拉法和区熔法都可以得到纯度较高的单晶硅锭。单晶硅太阳能电池的理论效率高于。多晶硅太阳能电池及其产品的优缺点多晶硅太阳能电池的大量采用是因为拉制单晶硅需要消耗大量能源以及昂贵的高纯石英坩锅。薄膜多晶硅太阳能电池效率已大于。铸锭多晶硅太阳能电池用石墨坩锅把熔融硅定向冷却获得多晶硅锭，铸锭多晶硅太阳能电池效率已达。与拉制单晶硅相比，铸锭多晶硅生产周期短产量大价格低。片状多晶硅太阳能电池是用滴转法制成的，效率已突破。带状多晶硅太阳能电池是直接从硅液中拉出多晶带作为电池的基体材料，然后用激光切割成方形太阳能电池基片。带状多晶硅常称为半晶硅，平均效率已突破，采用硅筒法带状多晶硅太阳能电池效率已达到，具备产业化条件。晶体硅太阳能电池产业化技术发展晶体硅太阳能电池的发展可划分为三个阶段，每阶段效率的提升都是因为新技术的引入。年贝尔实验室等人开发出效率为的单晶硅太阳能电池到年为第发展阶段，导致效率提升的主要技术是硅材料的制备工艺日趋完善硅材料的质量不断提高使得电池效率稳步上升，这期间电池效率在。年到年是第二个发展阶段，背电场电池技术浅结结构绒面技术密栅金属化是这阶段的代表技术，电池效率提高到，电池成本大幅度下降。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，如效率达钝化发射极和背面点接触电池。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应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年底其大规模产业化生产转换效率单晶将达到，多晶将超过。以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限效率为。近年来由于系列新技术的突破，硅太阳能电池转换效率产业化水平单晶多晶，按目前的晶体硅电池效率路线图与电池技术，提升效率的难度已经非常大。因此有人预言硅电池的市场生命周期，但产品市场生命力的决定因素是其性价比，就如半导体集成电路样近个世纪了仍然离不开硅基，晶体硅太阳能电池作为光伏发电主要材料的现状不会改变，市场主导地位将继续延续,其特征将会是向着高效率大尺寸超薄化长寿命方向发展。随着我们对半导体材料与光伏技术研究的不断深入，必将会不断诞生些突破性的技术来巅覆传统提升太阳能电池的效率降低系统发电成本，实现光伏发电从补充能源向主流能源的跃进,只是以前这些技术都由国外企业与机构产生。可以预见通过中国广大光伏人的努力，今后这些革命性的技术突破将会在我们中国本土企业与科研机构中产生,目前在工业上，硅的成本大约占硅太阳能电池生产成本的半。为减少硅的消耗量，光伏产业正期待着些处于研究开发中的选择方案。其中最显然的种就是转向更薄的硅衬底。现在，用于太阳能电池生产的硅衬底厚度略大于，而衬底厚度略小于的技术正在开发中。为使硅有源层薄至，可以在成本较低的硅衬底上淀积硅有源层，这样制得的电池被称为薄膜晶体硅太阳能电池。为使其具有工业可行性，主要的挑战是在适于大规模生产的工艺中，怎样找到提高效率和降低成本之间的理想平衡。结论尽管晶体硅太阳能电池的效率仍然要高很多，但是薄膜电池的潜在成本要低得多，因此国际光伏业界对它的研究不断增长。预计到年，在非硅衬底上的薄膜晶体硅太阳能电池的制造成本将低于欧元瓦特。现在还很难预测到底哪种制造方法将最终胜出。每种方法都各有优缺点。对于外延薄膜硅太阳能电池，最近的结果非常令人期待和鼓舞人心，但是在考虑批量生产之前，其效率必须达到的范围。此外，扩大外延层生长设备的规模，以及低成本硅衬底的制造，对于将这种太阳