高效率晶体硅电池的离子体掺杂机理的研究(附件)【字数：8222】
摘 要从1954年成功研制出硅PN结太阳电池以来，晶体硅太阳电池占领的市场份额越来越高，成为当今光伏工业中的主流产品。晶体硅太阳能电池片的基本原理是光伏发电，而光伏发电的基础是光生伏特效应。针对晶体硅太阳电池，发现离子掺杂是影响晶体硅太阳能电池片光电转化效率的一个重要因素，本课题通过梯度掺杂的实验来研究怎样提高转换效率，用不同的预处理时间制成的电池就会有不同的有效载流子寿命开路电压和饱和电流密度，预处理时间短的电池片寿命比预处理时间长的寿命长，饱和电流密度较小。效果也比长时间预处理对硅片的表面钝化效果更好。较短的预处理时间可以缩短镀膜时间以及形成较好的表面钝化特性。最终发现在预处理时间为20s时，少子寿命值是最大的，即效率达到最高。
目 录
第一章 绪论 1
1.1半导体材料简介 1
1.2半导体材料的特性 1
1.3半导体材料的分类和应用 2
第二章 晶体硅太阳电池片 3
2.1晶体硅太阳电池片简介 3
2.2晶体硅太阳电池的工作原理 3
2.3晶体硅太阳能电池的分类 4
2.4晶体硅太阳能电池的特点 4
2.5晶体硅太阳电池技术和产业的发展趋势 5
第三章 晶体硅太阳电池的性能及分析 6
3.1晶体硅太阳电池的光电转化过程 6
3.1.1光电转化过程的要求 6
3.1.2 晶体硅太阳电池的发电过程 6
3.1.3 非平衡载流子（光照产生非平衡载流子） 6
3.1.4 光电转化的等效电路 7
3.2太阳电池的主要技术参数 8
3.2.2 最大功率点 9
3.2.3 短路电流和开路电压 9
3.2.4 填充因子和太阳能电池的转换 10
第四章 离子体掺杂对转换效率的影响 12
4.1 梯度掺杂 12
4.1.1梯度掺杂简介 12
4.1.2梯度掺杂在电场中的数据计算 12
4.1.2梯度掺杂实验参数分析 13
4.2 离子体掺杂对太阳电池性能的影响 13
4.2.1 表面 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
钝化 13
4.2.2 实验内容 13
4.2.3 实验结论与分析 14
第五章 其他影响太阳电池光电转化效率的因素 16
5.1 三个影响光电转化的因素 16
5.1.1 光学损失 16
5.1.2电子空穴对的复合 16
5.1.3 电路中输出电流过程的损失 16
5.2 提高光电转化的效率 17
5.2 .1 设计太阳电池的四个原则 17
5.2 .2 四个具体措施 17
结束语 18
致 谢 19
参考文献 20
附录 21
附录A 晶体硅太阳电池的结构原理图 21
附录B 晶体硅太阳电池的工作原理图 22
附录C 晶体硅太阳电池等效电路图 23
第一章 绪论
1.1半导体材料简介
半导体材料（semiconductor material）：具有半导体性能（它的导电能力在绝缘体与导体之间，电阻率约在1mΩcm～1GΩcm范围之内）并且能够用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。
在20世纪中期，单晶硅和半导体晶体管的发明成功加上硅集成电路的研制成功，加速了电子工业革命；在20世纪下半世纪，石英光导纤维材料和GaAs激光器的成功研发，使光纤通信技术迅猛发展，形成高新技术产业，带领了人类从此进入信息时代。随后便提出了超晶格概念并陆续开始研究了半导体超晶格、量子阱材料，彻彻底底改变了光电器件的设计理论思想，使器件的设计和制造从“杂质工程”过渡到了“能带工程”。从此改变了人们的生活方式。
相对于半导体设备市场而言，半导体材料的市场[1]一直处于“男二号”的位置，但随着芯片出货量的增加，材料市场将一直保持持续的增长，并开始摆脱那些浮华的设备市场所带来的影响。
1.2半导体材料的特性
1. 热敏特性；
2. 光敏特性；
3. 杂志特性；
4. 其他特性（例如温差电效应、发光效应、霍尔效应、光伏效应、激光性能等）。
1.3半导体材料的分类和应用
半导体材料的分类可根据化学成分和内部结构来区分：
表11 半导体材料分类表
化学成分
元素半导体
化合物半导体
非晶态与液态半导体材料
无
内部结构
无定形半导体材料
有机半导体材料
无
无
半导体材料作为现代信息不可或缺的材料以及新能源技术的基础材料[2]，因此受到了人们的广泛关注。半导体材料的发展和应用带给了人们很多的福利，尤其是在这个通信发达的年代，我们更是离不开它。在其他的领域，比如信息处理、清洁能源再生，都提供了它独特的作用。另外在军事空间防御、电子对抗以及武器装备的微型化、智能化等等这些对国家安全和国名经济至关重要的领域都取得了巨大的进步，受到了人们的青睐和重视。
半导体材料可分元素半导体，代表有半导体集成电路，电子器件等；非晶半导体的代表有传感器和非晶体半导体器件；还有化合物半导体，代表有太阳能电池等等。
第二章 晶体硅太阳电池片
晶体硅太阳电池是一种主要利用pn 结光伏效应[3]来工作的器件，经过了半个世纪的改进和演变，发展成为具有多种几何结构的一类太阳电池产品，逐渐成为了当今光伏工业的主流。
2.1晶体硅太阳电池片简介
对于高效率晶体硅太阳电池研究和产业化的发展已经成为当今世界各国光伏研究的重点对象，并且作为战略性新兴产业来发展[4]。从2012年起，晶体硅太阳电池的市场份额占到了全球光伏市场约90%,已经成为了光伏行业的主干技术,单晶硅太阳电池在实验室里已经可以达到25%的效率,这种技术研发水平和规模化生产能力将直接决定着光伏发电平价上网的速度。论述了太阳电池效率的损失机制和提高太阳电池效率方法,介绍了目前实验室效率最高的三种晶体硅太阳电池的结构、特性及效率[5]提升历史,综述了中国产业化高效率低成本晶体硅太阳电池技术的现状,未来高效率晶体硅电池产业化技术将向着使用n型硅衬底、低成本和薄片化方向发展。
目 录
第一章 绪论 1
1.1半导体材料简介 1
1.2半导体材料的特性 1
1.3半导体材料的分类和应用 2
第二章 晶体硅太阳电池片 3
2.1晶体硅太阳电池片简介 3
2.2晶体硅太阳电池的工作原理 3
2.3晶体硅太阳能电池的分类 4
2.4晶体硅太阳能电池的特点 4
2.5晶体硅太阳电池技术和产业的发展趋势 5
第三章 晶体硅太阳电池的性能及分析 6
3.1晶体硅太阳电池的光电转化过程 6
3.1.1光电转化过程的要求 6
3.1.2 晶体硅太阳电池的发电过程 6
3.1.3 非平衡载流子（光照产生非平衡载流子） 6
3.1.4 光电转化的等效电路 7
3.2太阳电池的主要技术参数 8
3.2.2 最大功率点 9
3.2.3 短路电流和开路电压 9
3.2.4 填充因子和太阳能电池的转换 10
第四章 离子体掺杂对转换效率的影响 12
4.1 梯度掺杂 12
4.1.1梯度掺杂简介 12
4.1.2梯度掺杂在电场中的数据计算 12
4.1.2梯度掺杂实验参数分析 13
4.2 离子体掺杂对太阳电池性能的影响 13
4.2.1 表面 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
钝化 13
4.2.2 实验内容 13
4.2.3 实验结论与分析 14
第五章 其他影响太阳电池光电转化效率的因素 16
5.1 三个影响光电转化的因素 16
5.1.1 光学损失 16
5.1.2电子空穴对的复合 16
5.1.3 电路中输出电流过程的损失 16
5.2 提高光电转化的效率 17
5.2 .1 设计太阳电池的四个原则 17
5.2 .2 四个具体措施 17
结束语 18
致 谢 19
参考文献 20
附录 21
附录A 晶体硅太阳电池的结构原理图 21
附录B 晶体硅太阳电池的工作原理图 22
附录C 晶体硅太阳电池等效电路图 23
第一章 绪论
1.1半导体材料简介
半导体材料（semiconductor material）：具有半导体性能（它的导电能力在绝缘体与导体之间，电阻率约在1mΩcm～1GΩcm范围之内）并且能够用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。
在20世纪中期，单晶硅和半导体晶体管的发明成功加上硅集成电路的研制成功，加速了电子工业革命；在20世纪下半世纪，石英光导纤维材料和GaAs激光器的成功研发，使光纤通信技术迅猛发展，形成高新技术产业，带领了人类从此进入信息时代。随后便提出了超晶格概念并陆续开始研究了半导体超晶格、量子阱材料，彻彻底底改变了光电器件的设计理论思想，使器件的设计和制造从“杂质工程”过渡到了“能带工程”。从此改变了人们的生活方式。
相对于半导体设备市场而言，半导体材料的市场[1]一直处于“男二号”的位置，但随着芯片出货量的增加，材料市场将一直保持持续的增长，并开始摆脱那些浮华的设备市场所带来的影响。
1.2半导体材料的特性
1. 热敏特性；
2. 光敏特性；
3. 杂志特性；
4. 其他特性（例如温差电效应、发光效应、霍尔效应、光伏效应、激光性能等）。
1.3半导体材料的分类和应用
半导体材料的分类可根据化学成分和内部结构来区分：
表11 半导体材料分类表
化学成分
元素半导体
化合物半导体
非晶态与液态半导体材料
无
内部结构
无定形半导体材料
有机半导体材料
无
无
半导体材料作为现代信息不可或缺的材料以及新能源技术的基础材料[2]，因此受到了人们的广泛关注。半导体材料的发展和应用带给了人们很多的福利，尤其是在这个通信发达的年代，我们更是离不开它。在其他的领域，比如信息处理、清洁能源再生，都提供了它独特的作用。另外在军事空间防御、电子对抗以及武器装备的微型化、智能化等等这些对国家安全和国名经济至关重要的领域都取得了巨大的进步，受到了人们的青睐和重视。
半导体材料可分元素半导体，代表有半导体集成电路，电子器件等；非晶半导体的代表有传感器和非晶体半导体器件；还有化合物半导体，代表有太阳能电池等等。
第二章 晶体硅太阳电池片
晶体硅太阳电池是一种主要利用pn 结光伏效应[3]来工作的器件，经过了半个世纪的改进和演变，发展成为具有多种几何结构的一类太阳电池产品，逐渐成为了当今光伏工业的主流。
2.1晶体硅太阳电池片简介
对于高效率晶体硅太阳电池研究和产业化的发展已经成为当今世界各国光伏研究的重点对象，并且作为战略性新兴产业来发展[4]。从2012年起，晶体硅太阳电池的市场份额占到了全球光伏市场约90%,已经成为了光伏行业的主干技术,单晶硅太阳电池在实验室里已经可以达到25%的效率,这种技术研发水平和规模化生产能力将直接决定着光伏发电平价上网的速度。论述了太阳电池效率的损失机制和提高太阳电池效率方法,介绍了目前实验室效率最高的三种晶体硅太阳电池的结构、特性及效率[5]提升历史,综述了中国产业化高效率低成本晶体硅太阳电池技术的现状,未来高效率晶体硅电池产业化技术将向着使用n型硅衬底、低成本和薄片化方向发展。
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