文档介绍：3. 结晶硅太阳能电池结构与原理
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本章介绍典型晶体硅太阳能电池的结构及其原理。通过学****本章，学生应了解以下内容：
晶硅太阳能电池结构及其原理。
晶硅太阳能电池高效结构设计及其原理。
晶体硅高效率硅太阳能电池的发展。
本章主要内容与学****目标
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硅的基本性质
原子序数14，相对原子质量，有无定形和晶体两种同素异形体，属于元素周期表上IVA族的类金属元素。
晶体 g／cm3，熔点1420℃，沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。
14Si
结晶硅太阳能电池的种类和结构
硅
硅的基本性质
常温下，只与强碱、***化氢、***气反应
高温下，较活泼
结晶硅太阳能电池的种类和结构
①Si+2F2=SiF4
②Si+4HF=SiF4 ↑+2H2↑
③Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 +2H2↑
晶硅为间接带隙结构
温度T=300 K，Eg= eV
本征载流子浓度：
结晶硅太阳能电池的种类和结构
轻掺杂 掺杂浓度为1017 cm-3
中度掺杂 掺杂浓度为1017～1019 cm-3
重掺杂 掺杂浓度大于1019 cm-3
结晶硅太阳能电池的种类
结晶硅太阳能电池可以分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池
一般来说一个电池的输出电压为左右，最大输出功率与有效面积有关，一个效率为15%的电池输出功率为左右， 为满足需要，把很多电池并联或串联在一起，形成模组，若想得到更大效率输出，则需要阵列。
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结晶硅太阳能电池的种类
单晶硅太阳能电池特点：
完整的结晶，易得到高效率
不容易产生光致衰退
发电特性稳定，约有20年的耐久性
硅原料丰富
承受应力强
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结晶硅太阳能电池的种类
多晶硅太阳能电池
多晶硅太阳能电池的效率为13～16%，是目前市场上最主流的产品
多晶硅效率较低的原因
晶粒与晶粒间存在晶界，形成复合中心，减少自由电子数量
晶界的硅原子键合较差，易受紫外线破坏而产生更多的悬挂键，随使用时间增加，悬挂键的数目增加，造成光电效率劣化
本身杂质比单晶硅多，且多半聚集在晶粒边界，杂质的存在使得自由电子与空穴不易移动
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结晶硅太阳能电池的结构
结晶硅电池的结构是一个具有PN结的光电器件。包括硅衬底、PN结结构、支构面、防反射层、导电电极与背面电极
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结晶硅太阳能电池的结构
衬底：衬底的作用是作为太阳能电池的承载。硅太阳能电池是以硅半导体材料为底材衬底。
衬底的选择：一般来说,除了价格成本和来源难易外,根据不同用途,可从以下几方面选择:
1. 导电类型
P型硅用B作为掺杂元素，制成n+/p型太阳能电池；
n型硅用P（或As) 为掺杂元素，制成p+/n型太阳能电池；
两类电池性能相当，但n+/p型太阳能电池耐辐照性能优于p+/n型太阳能电池，更适合空间应用。
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