影响太阳电池转换效率的因素


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影响太阳电池转换效率的因素

帖子pvtool » 2010年 11月 7日 10:54

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我们做电池这样行业,首先要明白哪些是影响效率的关键所在!

一、禁带亮度

VOC随Eg的增大而增大,但另一方面,JSC随Eg的增大而减小。结果是可期望在某一个确定的Eg随处出现太阳电池效率的峰值。

二、温度

随温度的增加,效率η下降。I­SC对温度T很敏感,温度还对VOC起主要作用。

对于Si,温度每增加1°C,VOC下降室温值的0.4%,h也因而降低约同样的百分数。例如,一个硅电池在20°C时的效率为20%,当温度升到120°C时,效率仅为12%。又如GaAs电池,温度每升高1°C,VOC降低1.7mv 或降低0.2%。

三、复合寿命

希望载流子的复合寿命越长越好,这主要是因为这样做ISC大。在间接带隙半导体材料如Si中,离结100mm处也产生相当多的载流子,所以希望它们的寿命能大于1ms。在直接带隙材料,如GaAs或Gu2S中,只要10ns的复合寿命就已足够长了。长寿命也会减小暗电流并增大VOC。

达到长寿命的关键是在材料制备和电池的生产过程中,要避免形成复合中心。在加工过程中,适当而且经常进行工艺处理,可以使复合中心移走,因而延长寿命。

四、光强

将太阳光聚焦于太阳电池,可使一个小小的太阳电池产生出大量的电能。设想光强被浓缩了X倍,单位电池面积的输入功率和JSC都将增加X倍,同时VOC也随着增加(kT/q)lnX倍。因而输出功率的增加将大大超过X倍,而且聚光的结果也使转换效率提高了。

五、掺杂浓度及剖面分布

对VOC有明显的影响的另一因素是掺杂浓度。虽然Nd和Na出现在Voc定义的对数项中,它们的数量级也是很容易改变的。掺杂浓度愈高,Voc愈高。一种称为重掺杂效应的现象近年来已引起较多的关注,在高掺杂浓度下,由于能带结构变形及电子统计规律的变化,所有方程中的Nd和Na都应以(Nd)eff和(Na)eff代替。既然(Nd)eff和(Na)eff显现出峰值,那么用很高的Nd和Na不会再有好处,特别是在高掺杂浓度下寿命还会减小。

目前,在Si太阳电池中,掺杂浓度大约为1016cm-3,在直接带隙材料制做的太阳电池中约为1017 cm-3,为了减小串联电阻,前扩散区的掺杂浓度经常高于1019 cm-3,因此重掺杂效应在扩散区是较为重要的。

当Nd和Na或(Nd)eff和(Na)eff不均匀且朝着结的方向降低时,就会建立起一个电场,其方向能有助于光生载流子的收集,因而也改善了ISC。这种不均匀掺杂的剖面分布,在电池基区中通常是做不到的;而在扩散区中是很自然的。

六、表面复合速率

低的表面复合速率有助于提高ISC,并由于I0的减小而使VOC改善。

七、串联电阻

在任何一个实际的太阳电池中,都存在着串联电阻,其来源可以是引线、金属接触栅或电池体电阻。不过通常情况下,串联电阻主要来自薄扩散层。PN结收集的电流必须经过表面薄层再流入最靠近的金属导线,这就是一条存在电阻的路线,显然通过金属线的密布可以使串联电阻减小。一定的串联电阻RS的影响是改变I-V曲线的位置

八、金属栅和光反射

在前表面上的金属栅线不能透过阳光。为了使ISC最大,金属栅占有的面积应最小。为了使RS小,一般是使金属栅做成又密又细的形状。

因为有太阳光反射的存在,不是全部光线都能进入Si中。裸Si表面的反射率约为40%。使用减反射膜可降低反射率。对于垂直地投射到电池上的单波长的光,用一种厚为1/4波长、折射率等于 (n为Si的折射率)的涂层能使反射率降为零。对太阳光,采用多层涂层能得到更好的效果

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Re: 影响太阳电池转换效率的因素

帖子pvtool » 2012年 6月 3日 11:41



专业单词太多,最好加个注释
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