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太陽能利用的重要途徑之一是研制太陽能電池!
硅太陽能電池簡介PD:李全相硅太陽能電池的分類塊狀硅太陽能電池單晶體硅太陽能電池;多晶體硅太陽能電池。薄膜硅太陽能電池非晶硅薄膜太陽能電池;多晶硅薄膜太陽能電池。我們公司目前生產(chǎn)的是非晶硅薄膜太陽能電池太陽能電池的發(fā)電原理太陽能電池如何工作的原理示意圖自1954年貝爾實驗室發(fā)表了具備6﹪光電效率的電池后,隨著集成電路的發(fā)展,此類型一直是市場的主角,其市占率從未低于80﹪,如果只考慮供電超過超過1kW的市場,更幾乎是100﹪。究其原因大概可分為三方面:一、模塊的效率;二、產(chǎn)能規(guī)模與利用率。硅晶圓單一電池系統(tǒng)目前實驗室光電效率已達25﹪,與理論值29﹪非常接近。商業(yè)化產(chǎn)品的光電效率自1970s以來也有長足進步,近年以達約12﹪。這項技術(shù)成果,相對而言,是多數(shù)薄膜技術(shù)所不及之處。生產(chǎn)成本往往深受生產(chǎn)規(guī)模影響,太陽電池也不例外。比較硅晶圓式與薄膜式,一般而言,目前產(chǎn)能規(guī)模前者約是后者10倍,因此固定成本可大幅分攤。其次是產(chǎn)能利用率而言,目前硅晶圓式生產(chǎn)廠商,由于這幾年市場年年大幅成長,平均產(chǎn)能利用率約達80﹪,而薄膜式廠商僅約40﹪。這使得硅晶圓式更具生產(chǎn)成本競爭力,成為市場上的一支獨秀。晶體硅太陽能電池非晶硅薄膜太陽能電池是發(fā)展最完整的硅薄膜太陽能電池。其結(jié)構(gòu)通常為p-i-n(或n-i-p)型式,p層跟n層主要作用是用來建立內(nèi)建電場,I層由非晶系硅構(gòu)成。由于非晶系硅具有高的光吸收能力,因此I層厚度通常只有0.2~0.5μm。其吸光頻率范圍約1.1~1.7eV,不同于晶圓硅的1.1eV,非晶態(tài)物質(zhì)不同于結(jié)晶態(tài)物質(zhì),結(jié)構(gòu)均一度低,材料空穴密度大,因此電子在材料內(nèi)部遷移時,遷移距離過越長,電子被空穴俘獲的幾率就越大,形成電子非晶硅薄膜太陽能電池空穴對的復(fù)合,這種復(fù)合對電池發(fā)電不利,為必免此現(xiàn)象發(fā)生,電池I層不宜過厚,但也不能太薄,太薄將導(dǎo)致電池吸收入射光不充分,導(dǎo)致電池裝換效率降低。為克服此困境,此類型光電池長采多層結(jié)構(gòu)堆棧方式設(shè)計,以兼顧吸光與光電效率。非晶硅薄膜太陽能電池最大的缺點在于光照使用后短時間內(nèi)性能的大幅衰退,也就是所謂的SW效應(yīng),其衰減幅度約15~35﹪。發(fā)生原因是因為材料中部份未飽和硅原子,在光照射后,發(fā)生了結(jié)構(gòu)變化。疊層太陽能電池電池效率的光致衰減主要是由i層的SW效應(yīng)引起的,因此,為了阻止SW效應(yīng),一方面要減少非晶硅材料中的SiH2鍵和O,N等雜質(zhì)污染以及采用大量氫稀釋方法制備i層.另一方面是采用多帶隙疊層結(jié)構(gòu),如a-Si/a-SiGe、a-Si/u-Si等.由于疊層電池中各子電池的i層較薄,縮短了光生載流子遷移的距離,從而減少了光生載流子的復(fù)合,抑制了電池特性的光致衰退.疊層結(jié)構(gòu)的采用提高了電池的穩(wěn)定效率.
非晶硅太陽能電池的光譜特性隨著其材料的組成和結(jié)構(gòu)、膜厚等因素的變化而有很大的不同。前面所示的是典型的非晶硅太陽能電池的光譜特性。非晶硅薄膜的帶隙是1.7eV,比單晶硅的帶隙1.1eV大,所以其光譜靈敏度比單晶硅更偏向短波一側(cè),這是它的一個優(yōu)點,非晶硅薄膜太陽能電池的最佳光譜響應(yīng)波長范圍是500-600nm
,所以,非晶硅薄膜太陽能電池最適宜在可見
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