太阳能电池的发展与分析

【摘要】： 太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能,广义地说,太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一种,则是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术,再利用热能进行发电的称为太阳能热发电,也属于这一技术领域;通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术,光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的,因此又称太阳能光伏技术。 随着煤炭、石油等传统能源日趋枯竭,世界各国正在积极发展可再生能源。中国2006年1月1日起正式实施了《中华人民共和国可再生能源法》。在可再生能源中,太阳能取之不尽,清洁安全,已成为最具可持续发展的可再生能源技术之一。随着太阳能光伏发电技术的日趋成熟,目前中国已经是国际光伏发电应用产品主要生产基地。2006年我国太阳能电池生产能力已超过800MW。专家预测中国光伏电池的年生产目标到2010年达到2000MW以上。这样必然带动太阳能电池制造行业的快速发展。 近日,应用材料公司宣布推出革命性的SunFab薄膜太阳能电池组件生产线,这是全球第一条也是唯一一条在5.7m2超大玻璃基板上制造薄膜硅太阳能电池组件的生产线。尺寸达到2.2mX2.6m的超大玻璃基板其面积是目前太阳能电池生产中所使用的最大基板的4倍。应用材料公司的SunFab生产线制定了新的行业标准,按此标准全球的客户都可以快速的建立太阳能电池模块的制造能力并达成最低的每瓦生产成本,从而推动太阳能电力成本的降低。由于PECVD(等离子增强化学汽相淀积)设备淀积的氮化硅薄膜,同时起到减反射膜和钝化的作用,可以极大地提高电池片转换效率,降低生产成本。是太阳能生产线中最为重要的设备之一。 本文的主要工作是针对应用材料公司太阳能薄膜生产线的主要设备PECVD的生产工艺进行了研究,采用了等离子体增强化学气相沉积法(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)在聚酰亚胺(polyimide ,PI)牺牲层上生长氮化硅薄膜,讨论沉积温度、射频功率、反应气体流量比等工艺参数对氮化硅薄膜的生长速率、氮硅比、残余应力等性能的影响,得到适合制作接触式射频MEMS开关中悬梁的氮化硅薄膜的最佳工艺条件。研究了PECVD法生长工艺参数对氮化硅薄膜的应力、氮硅比、生长速率等的影响,调整工艺参数,使得氮化硅薄膜从厚300nm就产生裂纹到厚1μm完好,成功地使用在射频MEMS开关中作为悬梁的可动部件。 本文也研究了如何应用RTCVD快热气相沉积法设备,快速、大面积、高质量地沉积多晶硅薄膜。结果表明:当沉积温度在900～1170℃时,平均生长速率随温度近似单调递增,此时薄膜生长由表面反应阶段控制;随着温度的升高,薄膜平均晶粒尺寸也由900℃时的不足3μm增长到1170℃时的超过30μm。 【关键词】：光伏效应 多晶硅薄膜电池 多晶薄膜 等离子增强化学气相沉积 快热化学气相沉积
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 太阳能电池11-13
• 1.2 国内外太阳能电池的发展的最新动态13-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-16
• 第二章 晶硅电池的技术与发展16-36
• 2.1 光伏效应16-19
• 2.2 多晶硅及其他光电转换材料19-21
• 2.3 晶硅电池的技术发展21-27
• 2.4 太阳电池用晶硅材料27-31
• 2.5 晶硅电池的商业化生产和市场发展31-34
• 2.6 二十一世纪晶硅电池的发展趋势和展望34-35
• 2.7 本章小结35-36
• 第三章 非晶硅太阳电池36-47
• 3.1 非晶硅太阳电池概述36-39
• 3.2 非晶硅太阳电池的初期发展39-42
• 3.3 非晶硅太阳电池技术的发展42-45
• 3.4 非晶硅太阳电池的未来发展45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 多晶薄膜与薄膜太阳电池47-66
• 4.1 多晶薄膜太阳电池47-54
• 4.3 CDS／CULNSE2 薄膜太阳电池54-56
• 4.4 多晶薄膜CDTE 材料与CDTE／CDS 太阳电池56-60
• 4.5 晶体硅薄膜的制备方法及晶体硅薄膜太阳电池60-63
• 4.6 有机半导体太阳电池63-65
• 4.7 本章小结65-66
• 第五章 PECVD 法生长氮化硅工艺的研究66-72
• 5.1 概述66
• 5.2 PECVD 工艺实验66
• 5.3 PECVD 实验结果66-70
• 5.4 实验结果讨论70-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第六章 温度对RTCVD 法制备多晶硅薄膜生长的影响72-81
• 6.1 RTCVD 实验72-74
• 6.2 实验结果与讨论74-80
• 6.3 本章小结80-81
• 第七章 总结与展望81-82
• 参考文献82-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间已发表的论文85

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