单晶硅太阳能电池（单晶硅太阳能电池）
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更新时间：2023-07-10
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单晶硅太阳能电池是以高纯度单晶硅棒为原料的太阳能电池，是当前开发最快的一种太阳能电池。它的结构和生产工艺已经定型，产品已广泛用于空间和地面。详细介绍
为了降低生产成本，现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。
将单晶硅棒切成片，一般片厚约0.3毫米。硅片经过抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太阳能电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成P>N结。然后采用丝网印刷法，精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此，单晶硅太阳能电池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验，即可按所需要的规格组装成太阳能电池组件（太阳能电池板），用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和材料进行封装。用户根据系统设计，可将太阳能电池组件组成各种大小不同的太阳能电池方阵，亦称太阳能电池阵列。目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，实验室成果也有20%以上的。
单晶硅太阳能电池
太阳能电池产业的发展
近5年来，中国光伏电池产量年增长速度为1-3倍，光伏电池产量占全球产量的比例也由2002年1.07%增长到2008年的近15%。商业化晶体硅太阳能电池的效率也从3年前的13%-14%提高到16%-17%。总体来看，中国太阳能电池的国际市场份额和技术竞争力大幅提高。在产业布局上，中国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。
功率计算
太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择各部件。下面以100W输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算方法：
1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗)：若逆变器的转换效率为90%，则当输出功率为100W时，则实际需要输出功率应为100W/90%=111W；若按每天使用5小时，则耗电量为111W*5小时=555Wh。
2.计算太阳能电池板：按每日有效日照时间为6小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。
测试条件
中国研发
由中科院半导体所韩培德研究员领导的光伏能源组，在国家纵向和自筹经费的支持下，瞄准光伏企业需求，经过多年苦战，综合了入射光减反技术、钝化技术、选择性发射极技术、背面局部重掺技术等优点，在单晶硅衬底上研发出效率高达20.0%的太阳电池（短路电流密度JSC=43.9mA/cm，开路电压VOC=602mV，填充因子FF=0.758），并经中国计量科学研究院认证。
在中国特色的光伏运动推动下，单晶硅/多晶硅太阳电池将以第一代电池身份跨入MartinA.Green说描述的第三代电池范畴（即光电转换效率³20%，电力成本£$0.5/W，制造成本£$100/m），单晶硅/多晶硅太阳电池在光伏能源中的主导地位将长期不变。正因如此，提高单晶硅电池效率、形成自主知识产权、引领光伏企业向前发展具有重要的战略意义。
针对当前光伏低谷的产业形势，课题组提出了“提效率、重检测、降成本、促应用”十二字方针，以此作为本组日常工作指南，努力走一条与企业需要相结合的研发道路。下一步将继续提高电池效率，同时对现有技术进行中试，并在产线上加以推广和应用。
中国科研人员开发了一种边缘圆滑处理技术，基于该技术研发的柔性单晶硅太阳能电池，薄如纸，厚度60微米，而且可以像纸一样进行弯曲、折叠。相关研究成果于2023年5月24日在线发表于《自然》杂志，并被选为封面文章。
参考资料
[1]
中国科学家最新突破！像纸一样的太阳能电池来了 · 今日头条-光明网[引用日期2023-05-25]
