一、太阳能光伏电池原理  

1.太阳电池受光照后，能量小于禁带宽度的光子不被吸收，直接穿过电池而透射出去。  

2.能量大于禁带宽度的光子被吸收后产生电子空穴对，使高能光子的能量损失一部分。  

3.光生载流子的电荷分离和输运，在pn结内的损失。  

4.光生载流子输运过程中的复合损失。  

5.电压的输出又一压降，引起接触电压损失。  

减少电学损失  

1.选用良好的晶体结构的硅片和类型。  

2.发展理想的pn结形成技术。  

3.开发理想的钝化技术。  

4.采用合理的金属接触技术。  

5.优秀的前场和背场技术。

减少光学损失   

为了减少光学损失以提高电池效率，发展了各种高陷光理论以及技术，包括硅片表面织构技术以减少反射、前表面减反射涂层技术、后表面反射涂层技术和小栅线遮挡面积等技术。  

二、TOPCon  

TOPCon(又称钝化接触)太阳能电池，被誉为继PERC之后的下一代太阳能电池技术。与其他潜在的新技术，如HJT和IBC相比，TOPCON可以从现有的PERC或PERT线升级。因此，希望升级现有生产线的现有PERC或PERT制造商需要较低的资本投资。此外，还可以实现太阳能电池效率的良好增益，约为1%。  

TOPCon电池结构  

TOPCon太阳能电池正面与常规N型太阳能电池或N-PERT太阳能电池没有本质区别，依次为硼(p+)发射极，钝化层，减反射层。电池核心技术是背面钝化接触，硅片背面由一层超薄氧化硅（1~2nm）以及一层掺磷微晶非晶混合硅薄膜。考虑到双面应用，金属化是通过在正面丝网印刷Ag或Ag-Al栅格和背面的Ag-栅格来进行的。 

 

隧道氧化物钝化接触  

隧道氧化物钝化接触(TOPCon)是最近备受关注的一种结构，因为它实现25.7%8的高转换效率。TOPCon结构由薄隧道氧化物和磷(P)掺杂多晶硅层接触组成。P掺杂的多晶硅层可以通过使a-Si:H9结晶或通过使用LPCVD10直接沉积多晶硅来制造。TOPCon太阳能电池是高效太阳能电池技术的有希望的候选者。  

三、HJT异质结  

异质结技术(HJT)是一种太阳能电池板生产方法，自过去十年以来一直呈上升趋势。这是目前太阳能行业将效率和功率输出提高到高水平的有效工艺，它甚至超过了太阳能行业当前PERC技术的性能。HJT电池将两种不同的技术合二为一：晶体硅和非晶“薄膜”硅，与单独使用这些技术相比，将这些技术一起使用可以收集更多的能量，达到25%或更高的效率。  

HJT太阳能电池结构  

以单晶硅片为衬底，在经过清洗制绒的硅片正面依次沉积厚度为5~10nm的本征a-Si:H薄膜、p型a-Si:H薄膜，从而形成p-n异质结。在硅片背面依次沉积厚度为5~10nm的本征薄膜、n型a-Si:H薄膜形成背表面场。再沉积透明导电氧化物薄膜，最后通过丝网印刷技术在两侧的顶层形成金属集电极，构成具有对称结构的HJT太阳电池。

  

异质结太阳能电池的优势  

弹性和适应性——这项技术的开发是为了实现出色的生产能力，即使在极端天气条件下也是如此。HJT面板的温度系数低于传统太阳能电池板，确保在升高的外部温度下具有高性能。  

预期寿命——平均而言，薄膜光伏组件的预期寿命可达25年，而HJT太阳能电池可在30年以上保持完全正常运行。  

更高的效率——目前市场上的大多数异质结面板的效率在19.9%–21.7%之间。与其他传统单晶电池相比，这是一个巨大的改进。  

节省成本——HJT面板中使用的非晶硅是一种具有成本效益的光伏技术。与其他技术相比，这种薄膜太阳能需要更短的制造时间。由于其简化的制造过程，HJT比替代解决方案更实惠。

四、钙钛矿  

2009年，人们首次利用钙钛矿材料实现了4%的光伏效率，截止2021年，钙钛矿太阳能电池(PSC)的单结太阳能电池效率达到了25.5%。钙钛矿太阳能电池的快速改进使其成为光伏领域的后起之秀，引起了学术界的极大兴趣。由于它们的操作方法仍然相对较新，因此有很大的机会进一步研究钙钛矿周围的基础物理和化学。  

钙钛矿电池结构  

大多数先进的钙钛矿太阳能电池结构基于：透明导电氧化物、电子传输层（ETL）、钙钛矿、空穴传输层（HTL）、金属电极五个组成部分。了解和优化这些界面上不同材料的能级和相互作用是一个非常令人兴奋的研究领域，该领域仍在讨论中。  

CaTiO3  

钙钛矿（Perovskite）是一种矿物名称，在1839年由Rose发现于乌拉尔山的岩矿中，并以俄罗斯地质学家Perovski的名字命名。钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，是制作太阳能电池的理想材料。  

钙钛矿的成膜方法  

钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提高的关键在于薄膜形貌的优化。实验室中经常采用的成膜方法为步或两步工艺沉积。面向钙钛矿薄膜大面积、低成本的应用需求，狭缝涂布、印刷、喷涂等工艺设备也被用来制作钙钛矿太阳能电池。  

钙钛矿的未来  

未来对钙钛矿的研究可能集中在通过钝化和减少缺陷等策略来减少复合，以及通过包含二维钙钛矿和更优化的界面材料来提高效率。电荷提取层可能会从有机材料转移到无机材料，以提高效率和稳定性。提高稳定性和减少铅对环境的影响仍然是重要的领域。  

五、太阳能光伏电池片生产品质控制  

晶体硅光伏电池是商用太阳能电池板中常见的太阳能电池，占全球光伏电池市场销售额的90%以上。  

晶体硅光伏电池的实验室能量转换效率超过25%的单晶电池及以上多晶电池为20%。然而工业生产的太阳能模块目前在标准测试条件下只实现了18%-22%的效率。  

清洗制绒  

通过腐蚀去除表面损伤层，并在表面进行制绒，以形成绒面构造达到陷光效果，减少反射损失。绒面反射率的测定是监控制绒工艺的重要手段。  

扩散制结、去边  

通过热扩散等方法在硅片上形成不同导电类型的扩散层，以形成pn结。不同类型电池片会在pn结与硅片之间，沉积一定厚度的钝化层，从而获得更高效的薄膜太阳能电池。这一过程主要监控少子寿命、硅片厚度以及折射率。  

镀减反射膜  

为进一步提高对光的吸收，在硅片表面覆盖一层减反射膜。目前工业上用等离子体增强化学气相沉积方法PECVD在硅片上沉积一层薄膜，这层薄膜同时起到钝化层的作用。这一阶段主要对减反射膜的透过率、方块电阻的均匀度进行测量。  

制作电极  

在电池的正面丝网印刷栅线电极，在背面印刷背场和背电极，并进行干燥和烧结。这一过程中温度控制、点位精度、栅线高宽比是不可缺少的监测指标。