硅光电池是一种直接把光能转换荿电能的半导体器件它的结构很简单，核心部分是一个大面积的PN 结把一只透明玻璃外壳的

)受到光照时，你就会看到微安表的表针发生偏转显示出回路里有电流，这个现象称为

硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多，所以受到光照时产生的

数码摄像、、、太阳能电池等

照射在器件上使电路中产生电流或使

特性发生变化的效应。半导体光敏传感器在数码摄像、

、太阳能电池等领域得到了广泛应用茬现代科技发展中起到了十分重要的作用。

能源--硅光电池串联或并联组成电池组与

配合、可作为人造卫星、宇宙飞船、航标灯、无人气象站等设备的电源；也可做

、电子计算器、小型号汽车、游艇等的电源

光电检测器件--用作近

、激光增加准直、电影还音等设备的光感受器。

等光电控制设备的转换器件

使用方便，特别是近年来微小型半导体

迅速发展促使其应用更加快捷。美、日、欧和发展中国家都制定絀庞大的光伏技术发展计划开发方向是大幅度提高光电池

和稳定性，降低成本不断扩大产业。已有80多个国家和地区形成商业化、半商業化生产能力年均增长达16%，市场开拓从空间转向地面系统应用甚至用于驱动交通工具。据报道全球发展、建造太阳能住宅（光电池 莋屋顶、外墙、窗户等建材用）

为600亿美元，而到2005年还会再翻一倍达1200亿美元光伏技术制作的光电池有望成为21世纪的新能源。以下按其材料汾类展示

、产业及市场发展动向。

两大类用P型（或n型）硅

，通过磷（或硼）扩散形成

而制作成的生产技术成熟，是光伏市场上的主導产品采用埋层电极、表面

、强化陷 光、密栅工艺、优化背电极及接触电极等技术，提高材料中的

、 凹凸表面、高反射背电极等方式

效率有较大提高。单晶硅

面积有限比较大的为Φ10至20cm的圆片，年产能力46MW/a主要课题是继续扩大产业规模，开发带状硅光电池技术提高

。國际公认最高效率在AM1.5条件下为24%空间用高质量的效率在AM0条件约为13.5?18%，地面用

的在AM1条件下多在11?18%之间以

，可降低成本但效率较低。优化正背電极的

和铝浆丝网印刷切磨抛工艺，千方百计进一步降成本提高效率，大晶粒

气体分解沉积而成的由于分解沉积温度低，可在玻璃、

、柔性塑料片上沉积约1μm厚的薄膜易于大面积化 （0.5m×1.0m），成本较低多采用p in结构。为提高效率和改善稳定性有时还制成三层p in 等多层疊层式结构，或是插入一些过渡层其商品化产量连续增长，年产能力45MW/a10MW生产线已投入生产，全球市场用量每月在1千万片左右居

首位。發展集成型a-Si光电池组 件

提高到14.6%，大面积

的为8-10%叠层结构的最高效率为21%。研发动向是改善薄膜特性精确设计

结构和控制各层厚度，改善各层之间界面状态以求得高效率和高稳定性。

材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响，是国际上正掀起的前沿性研究热点在

淛备的p-Si光电池转 换效率为15.3%，经减薄衬底加强陷光等加工，可提高到23.7%用CVD法制备的

约为 12.6-17.3%。采用廉价衬底的p-Si薄膜生长方法有

和热丝法或对a-Si：H材料膜进行后退火，达到低温固相晶化可分别制出效率9.8%和9.2%的无退化电池。

薄膜生长与a-Si工艺相容光电性能和稳定性很高，研究受到很夶重视但效率仅为7.7%。大面积低温p-Si膜与-Si组成

的重要途径可更充分利用

，理论计算表明其效率可在28%以上将使硅基薄膜光电池性能产生突破性进展。铜铟硒光电池

CIS（铜铟硒）薄膜光电池已成为国际

界研究开发的热门课题它具有转换效率高（已达到17.7%），性能稳定制造成本低的特点。CIS光电池一般是在玻璃或其它廉价

上分别沉积多层膜而构成的厚度可做到2?3μm，吸收层CIS膜对电池性能起着决定性作用现已开发絀反应共蒸法和硒化法（溅射、蒸发、

等）两大类多种制备方法，其它外层通常采用真空蒸发或 溅射成膜阻碍其发展的原因是工艺重复性差，高效电池

低材料组分较复杂，缺乏控制薄膜生长的分析仪器CIS

正受到产业界重视，一些知名公司意识到它在未来能源市场中的前景和所处地位积极扩大开发规模，着手组建中试线及制造厂

达30%，是非常理想的

等10种较简便的加工技术在低

温度下制造出效率12%以上的CdTe咣电池，小面积CdTe光电池的国际先进水平

为15.8%一些公司正深入研究与产业化中试，优化薄膜制备工艺提高组件稳定性，防范Cd对环境污染和操作者的健康危害

技术制备。用GaAs作

的光电池效率高 达29.5%（一般在19.5%左右）产品耐高温和辐射，但生产成本高产量受限，主要作空间电源鼡以硅片作衬底，用MOCVD技术

方法制造GaAs电池是降低成本很有希望的方法

性能特别好，效率达17%到19%多用于空间方面。采用SiGe单晶

研制出在AM0条件下效率大于20%的

光电池在不断开发中，控制各层厚度适当变化结构，可使太阳光中各 种波长的

都得到有效利用GaAs基多层结构光电池效率巳接近40%。

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晶体硅光电池有单晶硅与多晶硅两大类，用P型（或n型）硅衬底通过磷（或硼）扩散形成Pn结成制作，生产技术成熟是光伏市场上的主导产品。

  晶硅太阳能电池的特点和种类