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硅基薄膜太阳能电池制备技术
本项目采用隧道结技术实现叠层太阳能电池的制备，扩展电池的光谱收集范围，提高电池的转换效率。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
太阳能是大自然赐予人类最清洁，最丰富的能源资源，目前商用的太阳能电池以晶体硅电池为主，由于晶体硅消耗硅料较多，近年来人们一直致力于开发硅薄膜电池。非晶硅薄膜电池已经实现了商业化生产并有了一定的市场份额，但它仍存在不足之处，包括光致衰减效应和转换效率不高(约6％)等。本项目在国家863计划课题(2006AA03Z219)支持下，开展了以多晶硅薄膜、微晶硅薄膜和纳米晶薄膜的制备和相关材料的单结与叠层硅基太阳能电池关键技术研究，已经申请发明专利5项，发表科研论文20余篇。
三、创新点以及主要技术指标
1.利用LPCVD方法和自扩散技术生长多晶硅p-n结，结合层转移技术制备多晶硅薄膜太阳能电池；
2．采用金属诱导晶化和快速热处理技术实现优质多晶硅薄膜的制备并在低温下制备太阳能电池；
3.在PECVD和HWCVD生长硅薄膜时，通过生长温度，气体流量，氢气稀释比，腔室气压等参数实现微晶硅或者纳米晶薄膜的生长；
4.采用双层膜技术减小表面处入射光的反射并实现表面钝化，提高入射光的收集率和少数载流子寿命；
5.采用高低结结构增加光生载流子的收集效率；
6.采用隧道结技术实现叠层太阳能电池的制备，扩展电池的光谱收集范围，提高电池的转换效率。
四、知识产权及获奖
国家863项目(2006AA03Z219)
南京航空航天大学
2022-08-12
硅薄膜太阳电池集成组件的制备技术
本发明涉及一种硅薄膜太阳电池集成组件，它的结构和制备技术，特别是具有氧化锌(ZnO)背反射电极的硅薄膜太阳电池集成组件及其制备技术。而ZnO背反射电极是硅薄膜太阳电池陷光结构的重要组成部分，可大幅提高电池效率。它涉及硅薄膜太阳电池集成组件的关键工艺——子电池内联集成技术，属于新型能源中薄膜太阳电池的技术领域。本发明采用掩膜蒸镀金属电极，结合湿法腐蚀ZnO的方法，实现具有ZnO背反射电极的硅薄膜太阳电池子电池的内联集成技术，最终获得硅薄膜太阳电池集成组件。该方法简单、成品率高、成本低，有利展示硅薄膜太
南开大学
2021-04-14
太阳能薄膜电池一种关键技术：磁控溅射制备微晶硅薄膜
目前在工业上广泛采用的CVD技术制备硅膜，工艺和设备复杂，成本高，且在安全和环保环节上投入巨大。我们在国内首创出了微晶硅薄膜的PVD法沉积工艺，在温度低于300度的条件下，在单晶硅片和普通玻璃片上制备出不同结晶度的微晶硅薄膜和纳米结构硅薄膜，可以得到具有高度<111>方向取向生长的微晶硅薄膜，并实现了控制工艺的稳定性和可重复性。利用磁控溅射技术成功实现微晶硅薄膜的制备是一项重大突破，从根本上克服了现有技术的缺点，具有绿色、高效、简单等优点。目前需要合作伙伴，把该实验室技术放大到工业规模。
大连理工大学
2021-04-14
低成本制备高效硅薄膜太阳电池关键技术研发
南开大学 1978 年在国内率先开展非晶硅材料及其电池的研究，该技术获得天津市技术发明二等奖。自“六五”至“九五”期间，连续 4个五年国家科技攻关计划，获科技部重点攻关和天津市科委的支持，经过 20 余年潜心研发，硅基薄膜太阳电池性能跻身世界先进行列。于 2003 实现非晶硅电池产业化。 2000 年始，在国内率先开展新一代硅薄膜电池的研究。2007 年，该成果实现技术转移生产。 2009 年，研制成功我国首套基于自主专利技术的、衬底面积0.79m2、线列式 5 室连续 VHF-PECVD 系统及相应中试生产线及其组件制造技术。成为国际上为数不多可开展大面积新一代硅基薄膜太阳 电池研究的单位。 2011 年，开发出年产能 2 兆瓦、具有自主知识产权的、我国首条年产能 2 兆瓦的非晶硅/非晶硅锗/微晶硅叠层电池生产线及其组件生产技术。生产出的太阳电池组件效率达 9.59%，将新一代硅薄膜电池技术推向产业化。
南开大学
2021-02-01
低成本制备高效硅薄膜太阳电池关键技术研发
南开大学 1978 年在国内率先开展非晶硅材料及其电池的研究，该技术获得天津市技术发明二等奖。自“六五”至“九五”期间，连续 4 个五年国家科技攻关计划，获科技部重点攻关和天津市科委的支持， 经过 20 余年潜心研发，硅基薄膜太阳电池性能跻身世界先进行列。 于 2003 实现非晶硅电池产业化。 2000 年始，在国内率先开展新一代硅薄膜电池的研究。2007 年， 该成果实现技术转移生产。 2009 年，研制成功我国首套基于自主专利技术的、衬底面积 0.79m2、线列式 5 室连续 VHF-PECVD 系统及相应中试生产线及其 组件制造技术。成为国际上为数不多可开展大面积新一代硅基薄膜太 阳电池研究的单位。 2011 年，开发出年产能 2 兆瓦、具有自主知识产权的、我国首条 年产能 2 兆瓦的非晶硅/非晶硅锗/微晶硅叠层电池生产线及其组件生 产技术。生产出的太阳电池组件效率达 9.59%，将新一代硅薄膜电池 技术推向产业化。
南开大学
2021-04-11
长循环硅基复合薄膜负极
随着微电子行业等微型化科技的快速发展，薄膜材料得到广泛应用。薄膜电池作为微型电源器件具有广阔发展空间。薄膜材料对于硅基负极而言，其短程储锂深度和单向膨胀的优势能够有效克服硅基材料的本征导电率低和体积膨胀大的问题。开发无需粘结剂的硅基负极薄膜材料对于薄膜负极发展意义深远。项目通过物理沉积方法，实现电极结构设计与导电型材料复合，改善硅基材料低导电率问题，优化硅基材料体积膨胀缓冲空间，从而完成无粘结剂硅基材料制备和倍率、循环等性能的提高。
厦门大学
2021-01-12
太阳能电池增效薄膜材料
太阳能电池的光电转换效率是评判太阳能电池性能的重要参数之一，在国外实验室 最高转换效率已达 24.8%，而国内最高为 19.79%。为了改善太阳能电池的性能，必须提 高太阳能电池的转换效率。而太阳能电池转换效率损失的主要原因是由于表面上的光反 射作用，太阳光不能全部都入射到太阳电池中去，导致电子一空穴对的产生率不高。减 少反射就成为增加太阳能电池光电转换效率的重要途径。 同济大学研究了在太阳能电池光电板外制备减反射涂层来增加太阳能转化效率的方 法。减反射薄膜的镀制是相关课题组纳米多孔材料应用的主要方向之一，具有近十年的 技术积累，相关的成果已被用于国家的激光武器。基于以上基础及优势，通过涂布二氧 化硅减反射膜，可使电池总体光电转换效率明显提高。
同济大学
2021-04-11
新型薄膜太阳能电池技术
CZTS薄膜太阳电池：虽然CIGS 是目前薄膜太阳能电池中光电转换效率最高的太阳能电池，但是由于In和Ga元素是稀有金属，在面向大规模生产时受到元素稀缺的制约。有机-无机杂化钙钛矿太阳电池：将无机材料电子迁移率高、机械性能良好、稳定性高和有机材料光吸收率较高、易加工的优点加以整合，发挥协同效应，提高光伏电池的整体性能，是未来太阳能电池最重要的研究方向。
常州大学
2021-04-14
太阳电池用ZAO透明导电薄膜
透明导电氧化物薄膜具有良好的导电性能和透光性能，广泛应用于平面液晶显示（LCD）、电致发光显示（ELD）、等离子体显示（PD）以及太阳能电池、热镜、电磁屏蔽等。在相当一段时间内, In2O3：Sn (ITO) 薄膜作为一种典型的透明导电氧化物薄膜得到了极广泛的应用，但ITO 薄膜中的铟有毒，在制造和应用中对人体有害；ITO 中的In2O3 的价格昂贵,成本较高， ITO 薄膜易受氢等离子体的还原作用，这些缺点在很大程度上限制了ITO 薄膜的研究和应用。新型透明导电ZnO :Al (AZO) 薄膜中的ZnO 价格便宜,来源丰富,无毒,并且在氢等离子中稳定性要优于ITO，在很多领域特别是太阳电池领域具有逐步取代ITO薄膜的趋势。本产品是多层ZAO透明导电膜，具有透过率高和电阻率低的优点，而且非常适合制备绒面，可作为陷波结构应用于薄膜太阳能电池中。 透明导电膜的主要性能指标有两个：透过率和方阻。产业化对透明导电膜透过率的要求一般要达到80%以上，南韩的Ｗｏｏｎ－ＪｏＪｅｏｎｇ制备的ZAO膜在可见光区域的平均透过率大于９５％，是国际最高水平。国外科研人员制备的ZAO透明导电膜室温电阻率最低可达3×10-4Ω·cm，方块电阻最低可达3Ω/□。国内制备的ZAO透明导电膜一般平均透过率约为80%，电阻率在10-3数量级。 本产品具体性能指标是：透过率＞85%，方阻<50Ω/□。 太阳电池是正在蓬勃发展的产业。国务院刚刚颁布的《可再生能源中长期发展规划》中明确提出：到2010年，太阳能发电总容量达到30万千瓦，其中全国将建成1000个屋顶光伏发电项目，总容量5万千瓦，大型并网光伏电站总容量2万千瓦；到2020年，太阳能发电总容量达到180万千瓦，其中全国建成2万个屋顶光伏发电项目，总容量100万千瓦，太阳能光伏电站总容量将达到20万千瓦；另外，光伏发电在通讯、气象、长距离管线、铁路、公路等领域的应用，计划到2010年也将累计达到3万千瓦，到2020年将达到10万千瓦。而全球太阳能光伏市场将从2000年的10亿美元到2015年扩大到1500亿美元。透明导电薄膜是太阳电池中关键的薄膜，需求巨大。
上海理工大学
2021-04-11
高效硅异质结SHJSHJ太阳电池技术
北京工业大学
2021-04-14