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高效晶硅太阳电池的能量损失优化

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:晶硅太阳电池的理论极限效率为33%,实际晶硅太阳电池最高效率只达到20.4%。这是因为有以下各种能量损失造成的:1)造成太阳电池能量损失的主要是热损失。为了减少热损失,可以设法让进入太阳电池的光子能量刚好大于禁带宽度的能量,使得光子的能量激发出的光生载流子没有多余的能量可以损失。目前第三代太阳电池有重叠电池、多能带电池、热光伏电池、载流子电池、冲击离子化光伏电池。

高效晶硅太阳电池的能量损失优化

晶硅太阳电池的理论极限效率为33%,实际晶硅太阳电池最高效率只达到20.4%。这是因为有以下各种能量损失造成的:

1)造成太阳电池能量损失的主要是热损失。光生载流子对能够很快地将超过禁带宽度的多余能量,以热的形式消耗掉。为了减少热损失,可以设法让进入太阳电池的光子能量刚好大于禁带宽度的能量,使得光子的能量激发出的光生载流子没有多余的能量可以损失。

2)电子-空穴对的重新复合是另一主要的能量损失。为了减少电子-空穴再复合造成的损失,需设法延长光生载流子的寿命。这可以通过消除不必要的缺陷等复合中心来实现。

3)还有一部分能量损失是由p-n结和接触电压损耗引起的。减少p-n结和接触电压损失,可以通过聚集太阳光,加大光子密度的方法来实现。

4)栅线遮光损失。例如前表面无栅线,可以最大程度地吸收光辐射。(www.xing528.com)

5)背接触损失。如局部性的背面接触,可以有效控制接触处的复合损失。

6)少子寿命短。因为少数载流子必须扩散通过整个硅片厚度,才能达到背面结区,所以需要格外高的少子寿命的硅片作为衬底材料,例如采用n型FZ单晶硅片。

目前第三代太阳电池有重叠电池、多能带电池、热光伏电池、载流子电池、冲击离子化光伏电池(量子电池)。这些电池离开了晶硅基本点,另辟异径,不是本书内容,因此本书不作探讨。

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