光伏材料 - 无定形硅亚博网站下载

2002年1月7日

背景

无定形固体，像普通的玻璃，是原子没有按任何特定顺序排列的材料。亚博网站下载它们根本不形成晶体结构，而且它们含有大量的结构和键合缺陷。

直到1974年，研究人员开始意识到非晶硅可以通过适当地控制其沉积的条件和通过仔细修改其组合物来用于光伏（PV）器件。如今，非晶硅通常用于具有低功耗要求的太阳能消费设备（例如，手表和计算器）。

无定形硅吸收太阳辐射40倍，比单晶硅更有效，因此薄膜仅约1微米（一百万米）厚度可以吸收90％的可用太阳能。这是影响其低成本潜力的最重要因素之一。其他主要经济优势在于，无定形硅可以在较低的温度下生产，并且可以在低成本的基材上沉积。这些特性使无定形硅是领先的薄膜PV材料。

仔细看看

因为非晶态硅不具有晶体甚至多晶硅的结构均匀性，微小的偏差就会导致缺陷，如悬空键，即原子缺少一个可以键合的相邻原子。这些缺陷为电子与空穴重新结合提供了空间，而不是对电路有贡献。通常，这种材料对电子设备来说是不可接受的，因为缺陷限制了电流的流动。但是，如果非晶态硅以含有少量氢的方式沉积(这个过程被称为“氢化”)，那么氢原子就会与许多悬空键发生化学结合，本质上移除它们，从而允许电子穿过非晶态硅。

图1．- 非晶硅的随机结构特征导致“悬空债券”等偏差。悬空粘合提供电子与孔重组的地方，但这可以稍微与氢中上和。

细胞设计

由于非晶硅的独特性质，细胞设计成具有超薄（0.008微米）的p型顶层;更厚（0.5至1微米）内在（中间）层;和一个非常薄（0.02微米）n型底层。顶层制成如此薄，并且相对透明地，大多数入射光通过它通过它，以在本征层中产生游离电子。P和N层（通过掺杂非晶硅制造）在整个内在区域上产生电场，以在该层中诱导电子移动。