Quy trình công nghệ chế tạo pin mặt trời

Môc lôc Danh mục bảng biểu …… Danh mục hình vẽ Mở đầu Chương I Cơ sở vật lý học pin mặt trời Hiệu ứng quang điện 1.1 Hiệu ứng quang điện hệ thống hai mức lượng 1.2 Hiệu suất trình biến đổi quang điện 11 1.3 Sự tạo thành hàng rào …12 t iệu bán d n …13 2.1 Khái niệm …13 2.2 Tính chỉnh lưu lớp chuyển tiếp p – n …14 Chương II Công ngh chế t o pin mặt trời ……………………………… 17 Cấu tạo nguy n hoạt đ ng pin mặt trời …………………….17 1.1 Cấu tạo …17 1.2 Nguy n hoạt đ ng pin mặt trời ………………………… 18 1.3 Đường đặc trưng V-A sáng - Sự tạo dòng quang điện …19 1.4 Hiệu suất biến đổi quang điện pin mặt trời …21 Quy trình c ng nghệ chế tạo pin mặt trời từ Si ic …23 2.1 S đ quy trình c ng nghệ ………………… ………………….24 2.2.Chế tạo v t iệu bán d n …………………… ………………… 24 2.3 Tạo p tiếp xúc p-n .… 27 2.4 ạo ớp tiếp c điện ….30 2.5 Phủ ớp chống ph n ánh sáng ….31 2.6 Đ ng g i pin mặt trời thành mo đun ….32 M t số u hướng c ng nghệ s n uất pin mặt trời ………….33 3.1 Quy trình c ng nghệ màng m ng ……………………………….34 3.2 V t liệu vơ định hình ( Amorphous) ……………………… 35 3.3 M t số pin mặt trời màng m ng …37 Kết luận ……………………………………………………………… 44 Tài li u tham khảo …………………………………………………… 45 D N M CC C N I B ng Các giá trị Eg, a b Si ic GaAs 22 B ng 2.2 Hiệu suất thuyết m t số pin mặt trời hệ 36 B ng 2.3 Các v t iệu pin mặt trời màng m ng 37 D N M CC C N Hình 1.1 Các trình ượng tử hệ hai mức Hình 1.2 Các trình ượng tử hệ hai vùng ượng Hình 1.3 Hiệu suất biến đổi quang điện phụ thu c vào đ r ng vùng cấm v t iệu bán d n 11 Hình 1.4 Bán d n ượng p trước tiếp c (electron kí hiệu chấm đen, ỗ trống-vòng tròn nh ) 13 Hình 1.5 Sự tạo thành ớp tiếp Hình 1.6 Biểu diễn s c tiếp bán d n p - n 13 ược vùng ượng ectr n chất bán d n 13 Hình 1.7 Các mạch điện đo đặc trưng V- A tiếp xúc bán d n p-n 14 Hình 1.8 Đặc trưng tối tiếp xúc bán d n p-n 15 Hình 2.1 Cấu tạo m t pin mặt trời 17 Hình 2.2 Cấu trúc pin mặt trời silic c chế tạo dòng điện Chấm đen điện tử e - ; chấm trắng lỗ trống h+ 18 Hình 2.3 Đường đặc trưng V-A sáng tiếp xúc bán d n p-n 21 Hình 2.4 Sự phụ thu c hiệu suất vào nhiệt đ 23 Hình 2.5 S đ khối quy trình c ng nghệ chế tạo Pin mặt trời từ Si …………………………………… ……………… 24 Hình 2.6 S đ chế tạo đ n tinh thể Si phư ng pháp Cz 26 Hình 2.7 S đ chế tạo tinh thể Si phư ng pháp vùng 27 Hình 2.8 Phư ng pháp tạo bán d n tạp chất p-Si 28 Hình 2.9 Tạo bán d n n-Si phư ng pháp khuếch tán nhiệt 29 Hình 2.10 Cấu trúc m t pin mặt trời tinh thể Si hồn thiện 32 Hình 2.11 Các lớp v t liệu modun trước ép (a) modun pin mặt trời hoàn thiện (b) 33 Hình 2.12 ấm pin mặt trời màng m ng v định hình si icon (Amorphous Silicon Phơtvoltaic 34 Hình 2.13 Cơng nghệ chế tạo modun pin mặt trời vơ định hình a- Si 35 Hình 2.14 Sự phụ thu c hiệu suất quang điện vào đ r ng vùng cấm v t liệu 300K 35 Hình 2.15 C chế hoạt đ ng pin mặt trời a- Si 38 Hình 2.16 Tiết diện ngang pin mặt trời loại a- SiC 38 Hình 2.17 S đ dây chuyền s n xuất pin mặt trời a-Si 39 Hình 2.18 iết diện ngang cấu tr c hai nhiều ớp tiếp c .40 Hình 2.19 Cấu tr c gấp m t pin mặt trời v định hình Si với àm tăng đ hấp thụ tronh màng m ng I(100nm) 41 Hình 2.20 S đ vùng ượng m t ớp tiếp c khác chất c cửa sổ nhiều ớp 41 Hình 2.21.Cấu tr c điển hình m t pin mặt trời màng m ng CuInSe2 .42 MỞ ĐẦ rong năm gần ngu n nhi n iệu h a thạch s n uất điện cạn kiệt d n đến khủng ho ng cho ngành c ng nghiệp ượng điện, đ cần thiết ph i c m t ngu n ượng để bổ sung, thay ượng gi , địa nhiệt, ượng hạt nhân, ượng mặt trời…Để c thể cung cấp điện cho vùng hẻo ánh, cho hoạt đ ng vệ tinh vùng mà điện mạng ưới chưa vư n tới rong tất c ngu n ượng tái tạo, ngu n ượng mặt trời phong ph biến đổi thời kỳ biến đổi khí h u rái đất iệt Nam m t nước nằm d i phân bố ánh nắng nhiều năm tr n b n đ mặt trời giới Nước ta c m t d i bờ biển dài h n 3.000km, c hàng nghìn đ o c cư dân sinh sống mà nhiều n i kh ng thể đưa điện ưới đến Sử dụng ượng mặt trời m t ngu n ượng chỗ để thay cho dạng ượng truyền thống đáp ứng nhu cầu vùng dân cư m t kế sách ớn ao v nghĩa mặt kinh tế, an ninh quốc phòng phát triển văn hoá giáo dục uy nhi n nước ta việc ứng dụng ượng mặt trời chưa phát triển Nguy n nhân chủ yếu giá c điện mặt trời cao so với thuỷ điện nhiệt điện ì v y cần ph i nghi n cứu c i tiến c ng nghệ chế tạo pin mặt trời cho chi phí thấp, nhằm gi m giá thành s n phẩm Do đ việc tìm hiểu pin mặt trời c ng nghệ chế tạo nhu cầu cần thiết cho ch ng ta, đ ch ng t i chọn đề tài “Quy trình cơng ngh chế t o pin mặt trời” cho kh a u n tốt nghiệp đại học Mục đích đề tài nghi n cứu tượng v t ứng dụng pin mặt trời c ng nghệ chế tạo pin mặt trời Đề tài tiến hành dựa tr n việc phân tích tổng hợp tài iệu báo…về pin mặt trời, c ng nghệ s n uất pin mặt trời, v t iệu s n uất pin mặt trời tài iệu c i n quan kết hợp với hướng d n, sửa đổi t n tình giáo vi n hướng d n Kh a u n đ hoàn thành với bố cục g m hai chư ng sau: Chương Hi n tư ng vật lý đư c ứng dụng pin Mặt Trời rong chư ng trình bày t m tắt tượng v t tính chất điện v t iệu bán d n đ c sở hoạt đ ng pin mặt trời Chương Quy trình cơng ngh chế t o pin mặt trời Đây phần n i dung kh a u n, trình bày chi tiết bước c ng nghệ chế tạo pin mặt trời tr n c sở Si ic M t số u hướng c ng nghệ đại dựa tr n c sở v t iệu ( v t iệu v định hình, v t iệu c cấu tr c nano…) trình bày chư ng Kh a u n kết th c phần kết u n, n u t m tắt kết qu đạt đề tài, đ ng g p đề tài danh mục tài iệu tham kh o Sau phần n i dung kh a u n: Chương I IỆN TƯỢN ĐƯỢC ỨN D N ẬT LÝ TRON PIN MẶT TRỜI Năng ượng mặt trời m t ngu n lượng nói vô hạn Người ta c thể biến đổi ượng đ thành n nhờ thiết bị quang bán d n gọi pin mặt trời Các pin mặt trời s n xuất điện m t cách liên tục chừng cịn có xạ mặt trời tới Các hệ thống lượng pin mặt trời đ n gi n, khơng có phần chuyển đ ng, khơng địi h i ph i b o dưỡng chăm sóc thường xuyên hệ thống lượng khác…nên quan tâm nghiên cứu, phát triển ứng dụng Từ năm 1950 pin mặt trời trở thành ngu n điện phù hợp cho vệ tinh nhân tạo tàu vũ trụ Đặc biệt từ cu c khủng ho ng dầu lửa năm 1973, hoạt đ ng nghiên cứu hoàn thiện công nghệ pin mặt trời đ phát triển mạnh mẽ Hiện s n xuất pin mặt trời trở thành m t ngành công nghiệp phát triển giới Chư ng trình bày tượng v t ứng dụng c ng nghệ s n uất pin mặt trời Các tính chất đặc biệt v t iệu bán d n ứng dụng pin mặt trời trình bày chư ng Hi u ứng quang n ch t bán d n Hiệu ứng quang điện tượng xuất dòng điện v t rắn có ánh sáng chiếu bề mặt v t rắn 1.1 Hiệu ứng quang điện hệ thống hai mức lượng Xét m t hệ hai mức lượng điện tử E1 < E (hình 1.1) Hình 1.1 Các trình lượng tử hệ hai mức Bình thường điện tử chiếm mức lượng thấp h n E1 Khi bị chiếu sáng ánh sáng thích hợp điện tử hấp thụ m t lượng tử có giá trị hν = E2 − E1 chuyển ên mức lượng E2 Trong v t rắn, tư ng tác mạnh mạng tinh thể ên điện tử vành nên mức lượng n bị tách nhiều mức lượng sát tạo thành vùng lượng Vùng lượng thấp bị điện tử chiếm đầy trạng thái cân gọi vùng hóa trị mà bờ có lượng Ev Vùng lượng phía tiếp hồn tồn trống bị chiếm m t phần gọi vùng d n, bờ vùng lượng Ec Cách ly hai vùng hoá trị vùng d n m t vùng cấm có đ r ng lượng E g , khơng có mức lượng cho phép điện tử ( hình 1.2) Hình 1.2 Các trình lượng tử hệ hai vùng lượng Khi chiếu sáng v t rắn có cấu trúc lượng nói trên, photon có ượng h tới hệ thống bị đ iện tử vùng hóa trị hấp thụ chuyển lên vùng d n để trở thành điện tử tự e- để lại vùng hóa trị m t lỗ trống coi hạt mang điện tích dư ng nguyên tố + kí hiệu h , lỗ trống di chuyển tham gia vào trình d n điện Hiệu ứng lượng tử q trình hấp thụ photon mơ t phư ng trình sau: e  h  e  h  (1.1) Điều kiện để điện tử hấp thụ ượng photon chuyển từ vùng hóa trị lên vùng d n, tạo cặp ®iện tử - lỗ trống là: h  hc   Eg  Ec  EV (1.2) Từ tính bước sóng giới hạn λc ánh sáng để tạo cặp điện tử - lỗ trống là:[1] c  hc hc 1.24    m E c - E v Eg Eg (1.3) Chú ý: Trong cơng thức lượng tính đ n vị eV ) Trong thực tế hạt d n bị kích thích điện tử lỗ trống tự tham gia vào trình “h i phục”, chuyển đ ng tới bờ vùng lượng: Điện tử e gi i phóng lượng để chuyển tới bờ vùng d n, lỗ trống h+ tới bờ Ev Quá trình h i phục x y kho ng thời gian ngắn 10-12 ÷10-1 giây gây dao đ ng mạng Năng lượng bị tổn hao trình h i phục (hv−Eg) m ại chiếu sáng v t rắn, điện tử vùng h a trị hấp thụ ượng 10 d n điện tốt che kh ng 10% diện tích mặt pin C hai phư ng pháp tạo điện cực thường dùng à: - Bốc h i chân kh ng - In ưới c thể đ n gi n m t ớp kim oại n n kh ng c vấn đề ớn - Tiếp xúc kim loại làm điện cực thường chế tạo g m ba lớp: - Lớp m ng titan (Ti) làm lớp lót Ti bám dính Si tốt - Lớp lớp palladi (Pd) để ngăn ph n ứng hóa học lớp đế (Ti) lớp bạc (Ag) - Lớp bạc (Ag) cho đ d n cao dễ hàn Các lớp tiếp xúc sau ph i ủ 500 oC ÷ 600oC để tạo liên kết tốt làm gi m điện trở tiếp xúc 2.5 Phủ p chống ph n ánh sáng Si chưa ph n đến 30% ánh sáng tới Do đ cần ph i phủ cho n m t ớp chống ph n SiO2 c thể àm gi m ph n uống 10% Nếu dùng hai ớp chống chống ph n c thể àm gi m ph n uống 3% Các v t iệu dùng àm v t iệu chống ph n SiO2,TiO2, TaO5 C ng nghệ bốc h i chân kh ng c ng nghệ thích hợp để tạo ớp chống ph n Hình 2.10 s đ cấu trúc m t pin mặt trời tinh thể Si hồn thiện Nó bao g m thành phần: Lớp chống ph n xạ ánh sáng, ưới điện cực trên, tiếp xúc bán d n n–p–Si, lớp điện cực 31 Hình 2.10 Cấu trúc pin mặt tr i tinh thể Si hoàn thiện – [3] 2.6 Đóng gói pin m t tr i thành modun Các pin mặt trời ph i làm việc điều kiện trời lâu dài Vì v y để b o vệ lớp tiếp xúc dây nối, b o vệ v t liệu cách điện tăng tuổi thọ pin mặt trời cần ph i đóng gói pin mặt trời v t liệu suốt Tất nhiên đóng gói pin m t mà người ta đóng gói hàng chục pin tạo m t panel / modun pin mặt trời Cần ph i lựa chọn pin hoàn toàn gần hoàn toàn giống đặc trưng quang điện c học để xếp vào m t modun Trước hết dùng m t gọi kết cấu để tạo đ cứng cho modun Tấm làm mặt sau hình 2.11 Sau người ta xếp đế m t keo EVA ( Ethylene Vinyl Acetale ) hay PVB ( Polyviny Butyrel ) suốt Tiếp lớp pin mặt trời hàn nối theo thiết kế Trên thủy tinh chuyên dụng C hệ cấu trúc sau đặt n bàn ép bu ng chân kh ng c hệ gia nhiệt rước hết ta tạo chân kh ng (kho ng 10-3 ÷ 10 kho ng 100 -4 mmHg sau đ nâng nhiệt đ bu ng ép 3000 C ) 32 n Ở nhiệt đ này, keo EVA, PVB bị nóng ch y ép chặt lại Hệ thống làm ngu i ta m t modun pin mặt trời dạng bánh k p cách ly hồn tồn với mơi trường ( trừ đầu điện cực ) Cuối người ta lắp khung cho modun Hình 2.11 Các lớp vật liệu modun trước ép (a) modun pin mặt tr i hoàn thiện (b) - [2] Việc đo đạc, kiểm tra thông số quang điện tiến hành nghiêm ngặt pin mặt trời ( sau công đoạn phủ lớp chống ph n xạ ánh sáng ) modun ( sau cơng đoạn đóng gói pin mặt trời ) Bức để kiểm tra ngu n mặt trời tự nhiên nhân tạo có cường đ chuẩn Eo = 1000W/m2 đo nhiệt đ chuẩn T0 =250 C Như v y phần ta đ trình bày hồn thành quy trình s n xuất pin mặt trời v t liệu liệu truyền thống thể Silic (Si) Trong phần tìm hiểu quy trình s n xuất pin mặt Trời hệ Một số xu hướng công ngh sản xu t pin mặt trời Hiện silic loại v t liệu thông dụng để s n xuất pin mặt trời Tuy nhiên công nghệ s n xuất pin mặt trời từ v t liệu Silic 33 cịn gặp nhiều khó khăn, đặc biệt vấn để giá thành M t c ng nghệ triển vọng để gi m giá thành c ng nghệ pin mặt trời màng m ng v định hình Sau ch ng ta tìm hiểu v t iệu quy trình c ng nghệ chế tạo pin mặt trời từ v t iệu v định hình Hình 2.12 Tấm pin mặt tr i màng mỏng vơ định hình silicon(Amorphous Silicon Phơtvoltaic – [] 3.1 Quy trình c ng nghệ màng mỏng Dây chuyền c ng nghệ chế tạo pin mặt trời màng m ng v định hình bao g m c ng đoạn sau đây: Chuẩn bị kính (mài, cắt, đánh b ng,…) Phủ màng m ng a-Si ạo r nh aser Hàn kín đường bi n ớp kính b o vệ nghiệm Đ ng g i 34 Hình 2.13 Cơng nghệ chế tạo modun pin mặt tr i vô định hình a- Si - [6] 3.2 Vật liệu vơ định hình ( Amorphous ) Ta biết thơng số quan trọng nh hưởng đến hiệu suất biến đổi quang điện m t v t liệu pin mặt trời đ r ng vùng cấm Lý thuyết thực nghiệm cho thấy rằng, để có hiệu suất η ≥ 8% đ r ng vùng cấm v t liệu ph i kho ng 1,0 eV ÷ 1,6 eV Hình 2.14, cho thấy phụ thu c hiệu suất biến đổi quang điện vào đ r ng vùng cấm Eg m t số v t liệu 300 K Hình 2.14 Sự phụ thuộc hiệu suất quang điện vào độ rộng vùng cấm vật liệu 35 300K - [1] Ta thấy rằng, Si có vùng cấm Eg = 1,16 eV khơng ph i v t liệu tốt để s n xuất pin mặt trời Nhưng thị trường pin mặt trời giới nay, h n 90% pin mặt trời Si Si v t liệu cơng nghiệp điện tử Nó nghiên cứu đầy đủ s n xuất quy mô công nghiệp Các v t liệu khác InP, GaAs, CdTe, AlSb, InP, … có đ r ng vùng cấm nằm giới hạn cho hiệu suất cao nói Các pin mặt trời từ v t liệu chế tạo dạng màng m ng vơ định hình B ng 2.2 cho biết hiệu suất biến đổi quang điện lý thuyết m t số v t liệu pin mặt trời t iệu Năng ượng vùng cấm Hiệu suất thuyết cực (eV) đại(%) Indi diselenid (CulnSe2) 1,04 13 Cadmi SULFID (CdS) 2,6 18 Silicon (Si) 1,1 22 Cadmi tellurid (CdTe) 1,4 25 Indi phosphorid (InP) 1,2 26 Gali arsenid ( GaAs) 1,4 27 Nhôm antimonid (AlSb) 1,6 27 B ng 2.2 Hiệu suất lý thuyết số vật liệu pin mặt tr i màng mỏng - [1] Vấn đề giá cao pin mặt trời tinh thể Si m t khó khăn ứng dụng pin mặt trời M t công nghệ triển vọng để gi m giá pin mặt trời công nghệ màng m ng vơ định hình Ngồi ra, nhờ cơng nghệ người ta chế tạo 36 pin có m t lớp tiếp xúc p-n điện tích lớn mà cịn tạo pin mặt trời g m nhiều lớp tiếp xúc p-n nối tiếp cho hiệu suất biến đổi quang điện cao B ng 2.3 Trình bày m t số v t liệu pin mặt trời màng m ng vô định hình đ ã đ ược nghiên cứu, phát triển Từ b ng ta thấy m t số v t liệu khơng có tính d n điện lưỡng tính ( p n ) Vì v y v t liệu người ta thường dùng cấu trúc pin mặt trời bất đ ng chất, hàng rào Schottky cấu trúc MIS ( kim loại- cách điện- bán d n ) t iệu ùng cấm Eg (eV) a-Si Loại đ t iệu d n ùng cấm Eg (eV) 1,7 p-i-n Cd(Se,Te) a- (Si,Ge) 1,3÷1,7 p-i-n a- (Si,C) 1,7÷2,2 p-i-n CuInSe2 1,04 p/n CuGaSe2 1,68 p Cu(In,Ga)Se2 1,04÷1,68 CulnS2 Loại đ d n 1,5÷1,7 p/n ZnTe 2,26 p ZnSe 2,4 n 2,2÷2,4 p/n Wse2 1,3 p/n p/n FeS2 0,8 p/n 1,5 p/n FeSi2 0,9 p CdSe 1,7 n GaAs 1,4 p/n CdTe 1,5 p/n Zn(Te,Se) B ng 2.3 Các vật liệu pin mặt tr i màng mỏng - [1] 3.3 M t số pin m t tr i màng mỏng 3.3.1 Pin mặt tr i vơ định hình Si ( a-Si ) ( Amorphous Silicon ) Silicon trạng thái vơ định hình có tính chất lí hóa khác Si tinh thể Ví dụ vùng cấm a- Si vùng cấm trực tiếp có đ r ng kho ng 37 1,7 eV thay đổi m t cách liên tục từ 1,3 eV đến 2,2 eV nhờ pha tạp Ge C Đ linh đ ng hạt t i bị gi m mạnh so với Si tinh thể Vì v y để tăng q trình góp điện tích cần ph i đặt lớp tiếp xúc p-n m t điện trường Hình 2.15 Cơ chế hoạt động pin mặt tr i a- Si – [9] M t pin mặt trời màng m ng a-Si cấu trúc p-i-n có tổng đ dày nh h n 1µ m , tiết kiệm mặt v t liệu Hình 2.16 Tiết diện ngang pin mặt tr i loại a- SiC –[1] Vì lớp chuyển TCO / P-SiC i / n xác định nguyên 38 nhân gây tổn hao tái hợp hạt t i, nên cấu trúc p- i- n đ n gi n ban đầu c i tiến cách đưa vào lớp đệm pha tạp với n ng đ thích hợp th m chí có cấu trúc siêu mạng Sự chế tạo ớp màng a-Si thường thực nhờ c ng nghệ ắng đọng h i hoá học (C D) từ hỗn hợp si an Để tạo cấu tr c p-i-n người ta dùng m t dây chuyền nhiều bu ng nối tiếp tr n hình 2.17 C ng nghệ nhiều bu ng nối tiếp tránh àm bẩn v t iệu tạp chất đưa vào Hình 2.17 Sơ đ dây chuyền sản xuất pin mặt tr i a-Si – [1] Hiệu suất biến đổi quang điện pin mặt trời màng m ng a-Si đạt đến 13% Nhưng có m t vấn đề đáng quan tâm q trình “già hóa” (gi m hiệu suất) pin mặt trời loại nhanh Q trình già hóa lại bị gia tốc mạnh h n t n “liên kết qu lắc” v t liệu khối, đóng vai trị tâm tái hợp Các tâm tái hợp gây tổn hại phá vỡ liên kết yếu ( Si-H, Si-Si ) phá vỡ liên kết cặp C chế ph i xem m t vấn đề thu c tính 39 pin mặt trời a-Si Sự c i thiện tính ổn định pin mặt trời a-Si khơng thể có nâng cao chất lượng v t liệu, mà quan trọng h n tìm cấu trúc thích hợp Trên hình 2.18 trình bày m t cấu trúc pin nhiều lớp tiếp xúc Với cấu trúc người ta thu pin mặt trời ổn định với hiệu suất từ 10 ÷ 11,3% Ngồi m t cấu trúc khác “pin mặt trời gấp” ( hình 2.18) thử nghiệm Cấu trúc cho “đ dày quang học” ớn h n m t cách đáng kể so với “đ dày điện tử” pin Hình 2.18 Tiết diện ngang cấu trúc hai nhiều lớp tiếp xúc (a)cùng vùng cấm; (b) vùng cấm khác đế thuỷ tinh; (c) vùng cấm khác đế thép không gỉ -[1] ề mặt giá c giá đ n vị ( tính tr n p ) modun pin mặt trời a-Si vào cỡ giá modun Si tinh thể Sở dĩ v y c ng nghệ s n uất pin a-Si c tốc đ tạo màng cịn thấp ( kho ng µ m giờ) Để gi m giá thành, đường ph i àm tăng trình s n uất n kho ng 10 ần mà kh ng àm gi m chất ượng pin mặt trời Hiện người ta đ phát triển c ng nghệ tia ửa điện si u cao tần heo dự báo áp dụng c ng nghệ c thể gi m giá pin mặt trời a-Si uống 0,35 USD/Wp Đối với việc s n uất pin a-Si c diện tích ớn địi h i biện pháp đặc biệt để trì đ ng 40 dịng khí hỗn hợp khí phân bố điện trường th ng số p asma khác ì v y người ta đ thiết kế m t oại thiết bị gọi “ ò ph n ứng” hay “bu ng plasma” để s n uất pin mặt trời a-Si Hình 2.19 Cấu trúc gấp pin mặt tr i vơ định hình Si với làm tăng độ hấp thụ tronh màng mỏng I (100nm) - [1] 3.3.2 Pin mặt tr i vơ định hình bán d n hợp chất Như cho thấy b ng 2.2, phần lớn bán d n tạp chất thích hợp pin mặt trời vơ định hình có đ d n loại n hay p Vì V y việc tạo lớp tiếp xúc p-n hay p-i-n theo phư ng pháp a-Si không phù hợp Đối với pin mặt trời màng m ng bán d n hợp chất người ta thường ph i dùng cấu trúc tiếp xúc khác chất cấu trúc MIS ( MetalInsulator- Semiconductor) Hình 2.20 Sơ đ vùng lượng lớp tiếp xúc khác chất có cửa sổ nhiều lớp - [1] 41 Để nâng cao hiệu suất, ánh sáng tới cần bị hấp thụ miền lân c n lớp tiếp xúc p-n Vì v y trường hợp cấu trúc tiếp xúc khác chất hay kiểu cấu trúc khác chất tạo tổ hợp “cửa sổ” c cấu lớp tiếp xúc “nơng” thích hợp h n c Hình 2.20 cho thấy m t s đ vùng lượng m t lớp tiếp xúc khác chất nguyên lý cửa sổ- hấp thụ: ánh sáng tới bị hấp thụ trực tiếp ớp tiếp c p-n, vùng cấm cửa sổ oài đủ ớn Mặt khác, v t iệu àm cửa sổ hấp thụ ph i phù hợp với số mạng tinh thể, hệ số gi n nở nhiệt ực i n kết điện tử để trì m t đ trạng thái thấp miền tiếp c n đ ng vai trị tâm tái hợp khơng àm tổn hao điện Cũng đ cho thấy tr n hình 2.20, ớp màng đệm cần thiết để i n kết ớp cửa sổ ớp hấp thụ iệc ựa chọn m t ớp đệm thích hợp vấn đề quan trọng để nâng cao hiệu suất pin 3.3.3 Pin mặt tr i s vật liệu CuInSe2 Pin mặt trời vô định hình hệ CuInSe2 có hiệu suất tư ng đối cao chế tạo cách bốc h i đ ng thời Cu, In Se lên m t đế thủy tinh phủ m t lớp m ng Mo sau m t màng cửa sổ CdS (Zn,Cd)S Hình 2.21 s đ cấu trúc pin mặt trời loại Hình 2.21 Cấu trúc điển hình pin mặt tr i màng mỏng CuInSe2 – [1] 42 Màng m ng thành phần Cu(In, Ga)Se2 (viết tắt CIGS) cho phép nhiều kh lựa chọn đ r ng vùng cấm v t liệu hấp thụ Đây v t liệu cấu trúc cho phép thu hiệu suất cao pin mặt trời có nhiều triển vọng Tuy nhiên, so với a-Si, v t liệu mà nghiên cứu hiểu biết tư ng đối cặn kẽ, v t liệu c sở hệ CuInSe2 v n nhiều vấn đề chưa hiểu biết rõ ràng Ví dụ vấn đề đ ng học ph n ứng tạo thành hợp chất , tính chất biên giới hạt, v.v… 43 KẾT L ẬN Qua việc nghi n cứu tìm hiểu mục đích đ đặt ra, kh a u n đ đạt kết qu sau đây: rình bày đư c tượng v t c ng nghệ chế tạo pin mặt trời Hiểu r th m c chế tạo thành dòng quang điện tác dụng ánh sáng Cho ta biết bước quan trọng số nh hưởng đến hiệu suất pin mặt trời Cung cấp cho sinh vi n m t nhìn tổng thể ngu n ượng mặt trời Trong q trình hồn thành khố u n, đ c nhiều cố gắng kh ng tránh kh i sai s t hạn chế ác gi mong nh n kiến đ ng g p từ phía thầy c , bạn sinh vi n bạn đọc khác 44 TÀI LIỆ T MK O [1] Đặng Đình hống Pin mặt trời ứng dụng.Nhà uất b n khoa học kỹ thu t Hà N i háng – 2005 [2] ũ Linh, Đặng Đình hống ngi n cứu c ng nghệ chế tạo modun pin mặt trời H i nghị t toàn quốc ần thứ 4, Hà N i 5-8-1993 [3] http:// Vietsciences.org rư ng ăn ân [4] http:// www.Thegioipin.com.AllRightsReserud [5] Martin Mc Phillips Martin Mc Phillips Thesolar age, Everest House Publishers, New Press, 1979 [6] Y Marfaing “Solar Energy, Conversion and Application”, Paris,1987 [7] George Warfield Solar Photovoltaic Electricity System- Design and Installation, Mc Graw Hill Book Company, USA, 1983 [8] GS Phùng H , “Bài gi ng chuy n đề v t iện t inh kiện bán d n”, kỷ thu t, trường Đại học Bách Khoa Hà N i, 1998 [9] GS SKH Nguyễn iến Khi m “Pin mặt trời màng m ng v định hình”, Http: iet nam net n Khoa học 12 2009 45 ... v t iệu Si GaAs Sau quy trình c ng nghệ chế tạo pin mặt trời tr n c sở Silic Quy trình cơng ngh chế t o pin mặt trời sở silic Kho ng 90% pin mặt trời s n xuất ứng dụng chế tạo từ Silic (Si), dạng... tạo, nguy n hoạt đ ng, quy trình c ng nghệ chế tạo m t số u hướng c ng nghệ 16 Chương II CÔN N Ệ C Ế TẠO PIN MẶT TRỜI Nguyên lý pin mặt trời 1.1 ấu tạo Hình 2.1 Cấu tạo pin mặt tr i M t ớp tiếp... hiểu quy trình s n xuất pin mặt Trời hệ Một số xu hướng công ngh sản xu t pin mặt trời Hiện silic loại v t liệu thông dụng để s n xuất pin mặt trời Tuy nhiên công nghệ s n xuất pin mặt trời từ