多晶硅薄膜太陽能電池的研究現(xiàn)狀

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1、第３０卷第６期世界科技研究與發(fā)展Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．６２００８年１２月６８８－６９３頁ＷＯＲＬＤＳＣＩＴＥＣＨＲ＆ＤＤｅｃ．２００８ｐｐ．６８８－６９３多晶硅薄膜太陽能電池的研究現(xiàn)狀吳斌汪建華滿衛(wèi)東熊禮威謝鵬孫蕾（武漢工程大學(xué)等離子體化學(xué)與新材料省重點(diǎn)實驗室，武漢４３００７３）摘要：綜述了各類太陽能電池的優(yōu)缺點(diǎn)和研究應(yīng)用現(xiàn)狀，介紹了多晶硅薄膜太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)及制備工藝和多晶硅薄膜的各種不同制備方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，最后對多晶硅薄膜太陽能電池的研究及應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：太陽能電池；多晶硅；薄膜中圖分類號：Ｏ４８２．７

2、文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ＡＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓｏｆＰｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｉｌｉｃｏｎＴｈｉｎｆｉｌｍＳｏｌａｒＣｅｌｌｓＷＵＢｉｎＷＡＮＧＪｉａｎｈｕａＭＡＮＷｅｉｄｏｎｇＸＩＯＮＧＬｉｗｅｉＸＩＥＰｅｎｇＳＵＮＬｅｉ（ＰｒｏｖｉｎｃｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｌａｓｍａＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌ，ＷｕｈａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７３）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｖｉｒｔｕｅｓ，ｆｌａｗｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏ

3、ｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｆａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｌａｒｃｅｌｌｓａｎｄｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｔｈｉｎｆｉｌｍｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐ

4、ｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｗｅｒｅｏｕｔｌｏｏｋｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ；ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎ；ｔｈｉｎｆｉｌｍ電池成本低，但存在明顯的晶粒界面和晶格錯位等缺陷而導(dǎo)１引言致光電轉(zhuǎn)化效率相對較低。目前ｃＳｉ和ｐＳｉ太陽能電池的能源和環(huán)境是二十一世紀(jì)面臨的兩個重大問題，據(jù)專家應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展階段，然而，ｃＳｉ和ｐＳｉ太陽能電估算，以現(xiàn)在的能源消耗速度，可開采的石油資源將在幾十池的成本因需

5、高純Ｓｉ原材料而居高不下，其發(fā)展受到了一年后耗盡，煤炭資源也只能供應(yīng)人類使用約２００年。太陽能定的限制。據(jù)報道ｃＳｉ太陽能電池最高光電轉(zhuǎn)化效率已達(dá)電池作為可再生無污染能源，能很好地同時解決能源和環(huán)境［３］２４７％（理論最高光電轉(zhuǎn)化效率為２５％）；Ｇｅｏｇｉａ采用磷兩大難題，具有很廣闊的發(fā)展前景。照射到地球上的太陽能吸雜和雙層減反射膜技術(shù)，制備了光電轉(zhuǎn)化效率為１８６％的非常巨大，大約４０ｍｉｎ照射到地球上的太陽能就足以滿足全［４］ｐＳｉ太陽能電池；新南威爾士大學(xué)光伏中心采用類似［１］球人類一年的能量需求。因此，制備低

6、成本高光電轉(zhuǎn)換效ＰＥＲＬ電池技術(shù)，制備了光電轉(zhuǎn)化效率為１９８％的ｐＳｉ太陽率的太陽能電池不僅具有廣闊的前景，而且也是時代所需。能電池［５］；中國能源網(wǎng)報道，德國弗勞恩霍夫協(xié)會科研人員于２００４年采用新技術(shù)，在世界上率先使ｐＳｉ太陽能電池的２太陽能電池的種類光電轉(zhuǎn)換效率突破２０％大關(guān)，達(dá)到２０３％。太陽能電池種類繁多，主要有硅太陽能電池、聚光太陽２．１．２薄膜硅太陽能電池能電池、無機(jī)化合物薄膜太陽能電池、有機(jī)薄膜太陽能電池、薄膜硅太陽能電池（硅膜厚約５０μｍ）的出現(xiàn)，相對晶體納米晶薄膜太陽能電池和疊層太陽能電池等幾大

7、類。硅太陽能電池，所用的硅材料大幅度減少，很大程度上降低２．１硅太陽能電池了晶體硅太陽能電池的成本。薄膜硅太陽能電池主要有非目前，硅太陽能電池占太陽能電池的絕大部分晶硅（ａＳｉ）、微晶硅（μｃＳｉ）和多晶硅（ｐＳｉ）薄膜太陽能電［２］（９４％），根據(jù)硅片厚度的不同，可分為晶體硅太陽能電池池，前兩者有光致衰退效應(yīng)，其中μｃＳｉ薄膜太陽能電池光致和薄膜硅太陽能電池兩大類。衰退效應(yīng)相對較弱但μｃＳｉ薄膜沉積速率低（僅１２ｎｍ／２．１．１晶體硅太陽能電池［６］ｓ），光致衰退效應(yīng)致使其性能不穩(wěn)定，發(fā)展受到一定的限晶體硅太

8、陽能電池有單晶硅（ｃＳｉ）和多晶硅（ｐＳｉ）太陽制，而后者則無光致衰退效應(yīng)問題，因此是硅系太陽能電池能電池兩類，最早出現(xiàn)的是利用切片技術(shù)（硅片厚度約０５［７］的發(fā)展方向。日本三菱公司在石英（ＳｉＯ２）襯底上制備的ｍｍ）制備的ｃＳｉ太陽能電池，而后帶狀硅技術(shù)的出現(xiàn)，避免多晶硅薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)