非晶硅太�電池是一種新�光電�(zhuǎn)換器�, 非晶硅電池的�(fā)電量較單晶硅電池高8%左�,較多晶�電池高13%左右。它的出�(xiàn), 猶如一道曙�, 照亮了太陽電池大�(guī)模地面應用的道路�
非晶硅電池是在玻璃基板上沉積形成非晶硅Pin 結構的集成型平板式光電組�,單電池的結構如圖1 所�。通常,人�?yōu)榱双@得較高的功率輸出,將非晶硅太陽電池做成以下集成型結�, 如圖2 所��
�1 單電池結構圖
�2 集成型非晶硅電池結構�
1.制造成本低。這是因為:①半導體層光吸收系�(shù)比晶體硅大一個數(shù)量級,電池厚度只需1μm左�,約為晶體硅電池的1�300,可節(jié)省大量硅材料。②可直接沉積出薄膜,沒有切片損�。③可采用集成技術在電池制備過程中一次完成組�,工藝過程簡單。④電池的pin結是�200℃左右的溫度下制造的,比晶體硅電池的�00~1000℃的高溫低得�,能源消耗小。⑤電池的單片面積可大到0.7�1.0m2,組裝方�,易于實�(xiàn)大規(guī)模生�(chǎn)�
?�?.能源消耗的回收期短。每平方米非晶硅電池的生�(chǎn)能耗僅�100kW·h左�,能源回收期僅為l~1.5a,比晶體硅低得��
�3.�(fā)電量�。據(jù)測試,在相同條件�,非晶硅電池的發(fā)電量較單晶硅電池高8%左右,較多晶硅電池高13%左右�
�4.售價�。目前約比晶體硅電池的售價約低1/4~1/3�
首先我們確定一個思路:先分析并列舉光子經(jīng)過非晶硅電池時主要損�,然后就各點得出相應的對策以避免或減少損失�
1.欠能和過能損失:
即能量低于帶隙的光子和能量高出帶隙的光子。在晶硅電池�,僅這兩項損失就損失掉百分之六十幾的光照能量——相當可觀的數(shù)�;在非晶硅電池�,這個數(shù)字應該略有不�,但相信差不了多�,道理是一樣的。所以個人認為,把提升效率的主要注意力放在這里,在這兩項中尋找突破,那將是跳躍式的進步�
2.串聯(lián)電阻分壓損失和并�(lián)電阻分流損失,而串�(lián)電阻主要是包括電極在�(nèi)的各區(qū)體電阻和各個交界面的接觸電�--此電阻當然越小越�;并聯(lián)電阻分流則主要是電池表面的漏電流和PN結區(qū)存在雜質(zhì)和缺陷引起的漏電�,也可以簡單的說是前、背表面復合和結區(qū)復合中心復合損失� 這一項損失也占有比較大的比重�
3.反射損失
4.光生載流子還未來得及被PN結分離便復合掉了
5.暗電流分流損��
對策及解決方法:
對于1.目前最常用的是多層結構,不同帶隙的材料按照從大到小的順序自上而下依次排列,高能光子被相應的寬帶隙層吸收,低能光子被相應的窄帶隙層吸收。由此拓寬了光譜響應的范圍,理想的情況是,在整個從紫外到紅外光譜區(qū)域上都能得到有效的吸收。另外在這點�,本人有個設想:PIN結構中,P、N兩層是做為“死層”而存在的,主要起提供電場的作�,而他們區(qū)域內(nèi)的載流子對光電流幾乎不起作用,那么我們能不能讓他們變成“活層�,也對光電流起貢�,比如P、N兩層都用微晶硅或者納米硅�
對于2. 這里涉及到多個方面:
首先降低各區(qū)包括電子在內(nèi)的體電阻,主要是半導體層的電�,那么就要求電阻率盡量小,根�(jù)半導體物理學,室溫下,增加摻雜濃�(或者同摻雜下盡量降低工作溫�)可以減小電阻率�(但摻雜過高會引起過摻雜效�,所以要“適當�)
其次為減少界面處的接觸電�,需要盡可能的減少晶格失配等問題,比如有公司用的a-SiC:H做窗口層,它和下面I層的a-Si:H 就存在著一定的晶格失配??梢钥紤]用氫化納米非晶硅做窗口層,用微晶硅或者納米硅做P和N��
再次,盡可能的減少表面復合和結區(qū)復合,一般的方法是H表面鈍化和H對內(nèi)部懸掛鍵的飽和,以及進可能的減少O、N 等雜�(zhì)以減少復合中�。在這點�,我個人的的想法是,使用微波電子回旋共振法代替當前普遍使用的PECVD--兩大明顯�(yōu)勢: 一,前者是無電極放電,因而避免了因后者電極引入的雜質(zhì)。二,放電功率高,并能使H氣限度的離解,也極大的降低了由于H氣引入的一些缺陷態(tài),進而一定程度上抑制了S-W效應�
對于3. 電池上表面作成絨面的陷光結構+增透膜;電池背面加背反射�
對于4. 多層的基礎上適當?shù)臏p薄I層的厚度以增強電場強�,從而增強載流子的吸�
對于5. 暗電流是光生電壓引出到外電路之后引起的“正向電流”,該如何減少本人暫不明��
維庫電子�,電子知�,一查百��
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