5．晶体硅太阳电池及材料 索比光伏网 https://news.solarbe.com/200706/09/279238.html
引言
1839年，法国Becqueral第一次在化学电池中观察到光伏效应。1876年，在固态硒（Se）的系统中也观察到了光伏效应，随后开发出Se／CuO光电池。有关硅光电他的报道出现于1941年。贝尔实验室Chapin等人
1954年开发出效率为6％的单晶硅光电池，现代硅太阳电池时代从此开始。硅太阳电他于1958年首先在航天器上得到应用。在随后10多年里，硅太阳电池在空间应用不断扩大，工艺不断改进，电他设计逐步定型。这是硅太阳电池发展的第一个时期。第二个时期开始于70年代初，在这个时期背表面场、细栅金属化、浅结表面扩散和表面织构化开始引人到电池的制造工艺中，太阳电池转换效率有了较大提高。与此同时，硅太阳电池开始在地面应用，而且不断扩大，到70年代未地面用太阳电池产量已经超过空间电池产量，并促使成本不断降低。 80年代初，硅太阳电他进入快速发展的第三个时期。这个时期的主要特征是把表面钝化技术、降低接触复合效应、后处理提高载流子寿命、改进陷光效应引入到电他的制造工艺中。以各种高效电池为代表，电池效率大幅度提高，商业化生产成本进一步降低，应用不断扩大。
在太阳电他的整个发展历程中，先后出现过各种不同结构的电池，如肖特基（Ms）电池，M1S电池，MINP电他；异质结电池（如ITO（n）／Si（p），a-Si／c-Si，Ge／Si）等，其中同质p-n结电池结构自始至终占主导
地位，其它结构对太阳电他的发展也有重要影响。
以材料区分，有晶硅电池，非晶硅薄膜电池，铜钢硒（CIS）电池，磅化镐（CdTe）电池，砷化稼电他等，而以晶硅电池为主导，由于硅是地球上储量第二大元素，作为半导体材料，人们对它研究得最多、技术最成熟，而
且晶硅性能稳定、无毒，因此成为太阳电池研究开发、生产和应用中的主体材料。
1 晶硅电他的技术发展
1．1地面应用推动各种新型电池的出现和发展
晶硅电池在70年代初引入地面应用。在石油危机和降低成本的推动下，太阳电池开始了一个蓬勃发展时期，这个时期不但出现了许多新型电池，而且引入许多新技术。例如：
（1）背表面电场（BSF）电池――在电他的背面接触区引入同型重掺杂区，由于改进了接触区附近的收集性能而增加电他的短路电流；背场的作用可以降低饱和电流，从而改善开路电压，提高电池效率。
（2）紫光电他一一这种电池最早（1972）是为通信卫星开发的。因其浅结（0．1一0．2μm）密栅（30／cm）、减 反射（Ta2O5―短波透过好）而获得高效率。在一段时间里，浅结被认为是高效的关键技术之一而被采用。
（3）表面织构化电池――也称绒面电池，最早（1974）也是为通讯卫星开发的。其AM0时电池效率η≥15％，AMI时η＞18％。这种技术后来被高效电他和工业化电池普遍采用。
（4）异质结太阳电池――即不同半导体材料在一起形成的太阳电池J瞩SnO／Si，In20／Si，（1n203十SnO2／Si电池等。由于SnO2、In2O3、（In2O3＋SnO2）等带隙宽，透光性好，制作电池工艺简单，曾引起许多研究者的兴趣。目前因效率不高等问题研究者已不多，但SnO2、In2O3、（1n2O3＋SnO2）是许多薄膜电他的重要构成部分，作收集电流和窗口材料用。
（5）M1S电池――是肖特基（MS）电他的改型，即在金属和半导体之间加入1．5一3．0nm绝缘层，使MS电池中多子支配暗电流的情况得到抑制，而变成少子隧穿决定暗电流，与pn结类似。
其中i层起到减少表面复合的作用。经过改进的M1S电池正面有20一40μm的SiO2膜，在膜上真空蒸发金属栅线，整个表面再沉积SiN薄膜。SiN薄膜的作用是：①保护电池，增加耐候性；②作为减反射层（ARC）；降低薄膜复合速度：①在p-型半导体一侧产生一个n型导电反型层。对效率产生决定性影响的是在介电层中使用了银。该电池优点是工艺简单，但反型层的薄层电阻太高。
（6）MINP电池――可以把这种电池看作是M1S电池和p一n结的结合，其中氧化层对表面和晶界复合起抑制作用。这种电池对后来的高效电池起到过渡作用。
（7）聚光电池――聚光电他的特点是电池面积小，从而可以降低成本，同时在高光强下可以提高电池开路电压，从而提高转换效率，因此聚光电池一直受到重视。比较典型的聚光电池是斯但福大学的点接触聚电池，其结构与非聚光点接触电池结构相同，不同处是采用200 Ωcm高阻n型材料并使电池厚度降低到100一160tLm，使体内复合进一步降低。这种电池在140个太阳下转换效率达到26．5％。
1．2晶硅太阳电池向高效化和薄膜化方向发展
晶硅电池在过去20年里有了很大发展，许多新技术的采用和引入使太阳电池效率有了很大提高。在早期的硅电池研究中，人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能，如背表面场，浅结，绒面，氧化膜钝化，Ti／Pd金属化电极和减反射
太阳能光伏技术――晶体硅太阳能电池及材料
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12月1日获悉，工程材料研究院新能源光伏技术团队自主研制的1.68eV（电子伏特）宽带隙钙钛矿太阳能电池，经权威第三方专业测试机构认证，以25.05%的光电转换效率第3次刷新世界纪录，在钙钛矿光伏技术领域持续领跑，为中国石油加快大型清洁电力基地建设和油田分布式清洁能源替代奠定了坚实基础。
不对称设计已成为提升有机太阳能电池中非富勒烯受体性能的有效策略。最终，基于纯手性双面IE4F的OSC实现了8.17%的能量转换效率，是meso-IE4F的三倍以上。本研究揭示了NFA异构化的重要性，并为同手性不对称NFA提供了新的分子设计策略。研究亮点：首次在有机太阳能电池体异质结中实现CISS效应手性双面NFA在纯膜和BHJ中分别实现高达~70%和~50%的自旋极化率，为OSC中自旋调控开辟新路径。
该论文通过在钙钛矿太阳能电池（PSCs）中嵌入由2 - 羟丙基-β- 环糊精（HPβCD）和1,2,3,4 - 丁烷四羧酸（BTCA）组成的自交联超分子复合物，同时解决了铅泄漏、铅毒性及器件稳定性问题；改性后PSCs 冠军功率转换效率（PCE）达22.14%，严重破损器件经522 小时动态水冲刷仍保持97% 初始效率且铅泄漏量< 14 ppb（符合美国EPA 标准），铅毒性降至与无铅PSCs 相当水平，还实现了铅的闭环回收，为PSCs 商业化提供可持续路径。
本研究阿卜杜拉国王科技大学StefaanDeWolf、苏州大学杨新波和张晓宏等人报道了一种认证效率达33.6%的柔性钙钛矿/晶体硅叠层太阳能电池，并实现了2.015V的开路电压记录，性能媲美刚性器件。然而，在反复的环境应力循环中产生的机械应力，仍然是柔性钙钛矿/硅叠层太阳能电池面临的关键挑战，容易导致界面剥离与器件性能衰减。
本文提出了一种战略性界面工程方法，使用七氟丁酸钠完全功能化钙钛矿表面。钙钛矿太阳能电池在连续1,200小时的1太阳照射下保持了100%的初始效率。界面接触的结构与光电性能ESC覆盖钙钛矿表面，其结构受钙钛矿层影响，进而影响器件性能。SHF层通过降低表面能，促进了C60的均匀沉积。相比之下，控制组在800小时后，PCE降至初始值的60%。这些发现为下一代高效率、高稳定性的钙钛矿基光电器件开辟了新路径。
而引入DCl层后，PLQY和QFLS值大幅恢复，证明DCl有效抑制了C60诱导的复合损失。未经极化时，DCl处理的单结钙钛矿电池效率从19.0%提升至21.9%（图a），大面积器件效率达21.0%（图b）。在钙钛矿/硅叠层电池中，DCl处理使效率从28.4%提升至30.5%，经极化后进一步达到31.1%的认证效率。
本综述澳大利亚昆士兰科技大学王红霞等人系统分析了室内钙钛矿电池中背电极材料的作用，重点探讨了碳基电极与透明导电电极等非金属背电极的最新进展，并围绕性能与能量输出密度、可加工性与扩展性、机械柔性与耐久性等关键挑战，提出界面工程、低温加工与材料创新等策略。
近日，清华大学材料学院林红教授团队合作在柔性钙钛矿太阳能电池埋底界面二甲基亚砜残留去除方面取得重要研究进展。动态接触角，热重分析及红外光谱等综合分析表明IDPAC分子能够通过化学钝化削弱SnO2与PbI2对DMSO的吸附作用，从而获得埋底界面孔洞消除、残余应力应变松弛的高质量柔性钙钛矿薄膜。清华大学材料学院2022级博士生张子灵为论文第一作者，清华大学材料学院教授林红和厦门大学教授李鑫为论文通讯作者。
在无机空穴传输材料上沉积的钙钛矿薄膜质量长期以来限制了相应器件的性能。基于CuCoO的冠军器件实现了26.70%和25.07%的高功率转换效率。异相成核与外延生长机制：CuCoO与钙钛矿之间近乎完美的晶格匹配促进了高质量钙钛矿薄膜的形成，显著降低了缺陷密度与残余应变。
北京航空航天大学、宁夏大学为共同通讯单位，张啟先、陈海宁和刘慧丛为共同通讯作者。文章全面介绍了大面积碳基钙钛矿太阳能电池及组件的最新进展，重点探讨了高温碳电极和低温碳电极光伏器件中可扩展制备技术与性能提升策略；此外，还分析了C-PSCs的封装技术和成本问题。最后，文章简要展望了C-PSCs商业化面临的挑战与机遇。希望本综述能激发并引导研究者加入到C-PSCs及组件的研发之中，从而加速该类器件的商业化进程。
但现在不一样了——一种叫“反向光伏”的技术登陆美国，不用晒太阳，晚上对着夜空就能发电，还计划2025年中开启规模化运营。这种被称作"夜间太阳能电池"的装置，通过在传统光伏板背面集成辐射冷却薄膜，成功捕获地表向太空辐射的热能流。简单说，普通光伏是“抢太阳的光”，反向光伏是“借夜空的冷”，刚好补上夜间发电的缺口。当前主流的辐射冷却发电技术，其夜间发电效率仅为日间光伏系统的0.05%。
