非晶硅太�(yáng)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�(yáng)電池大規(guī)模地面應(yīng)用的道路�
非晶硅電池是在玻璃基板上沉積形成非晶硅Pin �(jié)�(gòu)的集成型平板式光電組�,單電池的�(jié)�(gòu)如圖1 所示。通常,人�?yōu)榱双@得較高的功率輸出,將非晶硅太陽(yáng)電池做成以下集成型結(jié)�(gòu), 如圖2 所��
�1 單電池結(jié)�(gòu)�
�2 集成型非晶硅電池�(jié)�(gòu)�
1.制造成本低。這是�?yàn)椋孩侔雽?dǎo)體層光吸收系�(shù)比晶體硅大一�(gè)�(shù)量級(jí),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(méi)有切片損失。③可采用集成技�(shù)在電池制備過(guò)程中一次完成組�,工藝過(guò)程簡(jiǎn)�。④電池的pin�(jié)是在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(shí)�(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~1.5�,比晶體硅低得多�
?�?.�(fā)電量�。據(jù)�(cè)�,在相同條件�,非晶硅電池的發(fā)電量較單晶硅電池高8%左�,較多晶硅電池高13%左��
�4.售價(jià)�。目前約比晶體硅電池的售�(jià)約低1/4~1/��
首先我們確定一�(gè)思路:先分析并列舉光子經(jīng)�(guò)非晶硅電池時(shí)主要損失,然后就各點(diǎn)得出相應(yīng)的對(duì)策以避免或減少損��
1.欠能和過(guò)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�(xiàng)損失就損失掉百分之六十幾的光照能量——相�(dāng)可觀(guān)的數(shù)�;在非晶硅電池�,這�(gè)�(shù)字應(yīng)該略有不�,但相信差不了多�,道理是一樣的。所以�(gè)人認(rèn)�,把提升效率的主要注意力放在這里,在這兩�(xiàng)中尋找突�,那將是跳躍式的�(jìn)��
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�(gè)交界面的接觸電阻--此電阻當(dāng)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�(jié)區(qū)存在雜質(zhì)和缺陷引起的漏電�,也可以�(jiǎn)單的�(shuō)是前、背表面�(fù)合和�(jié)區(qū)�(fù)合中心復(fù)合損�� 這一�(xiàng)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(lái)得及被PN�(jié)分離便復(fù)合掉�
5.暗電流分流損��
�(duì)策及解決方法�
�(duì)�1.目前最常用的是多層�(jié)�(gòu),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(yīng)的寬帶隙層吸收,低能光子被相�(yīng)的窄帶隙層吸�。由此拓寬了光譜響應(yīng)的范圍,理想的情況是,在整�(gè)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(diǎn)�,本人有�(gè)�(shè)想:PIN�(jié)�(gòu)中,P、N兩層是做為“死層”而存在的,主要起提供電場(chǎng)的作用,而他們區(qū)域內(nèi)的載流子�(duì)光電流幾乎不起作�,那么我們能不能讓他們變成“活層”,也對(duì)光電流起貢獻(xiàn),比如P、N兩層都用微晶硅或者納米硅�
�(duì)�2. 這里涉及到多�(gè)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(dǎo)體層的電�,那么就要求電阻率盡量小,根�(jù)半導(dǎo)體物理學(xué),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(guò)高會(huì)引起�(guò)摻雜效應(yīng),所以要“適�(dāng)�)
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�(wèn)�,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(fù)合和�(jié)區(qū)�(fù)合,一般的方法是H表面鈍化和H�(duì)�(nèi)部懸掛鍵的飽�,以及�(jìn)可能的減少O、N 等雜�(zhì)以減�?gòu)?fù)合中�。在這點(diǎn)�,我�(gè)人的的想法是,使用微波電子回旋共振法代替�(dāng)前普遍使用的PECVD--兩大明顯�(yōu)�(shì)� 一,前者是�(wú)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),�(jìn)而一定程度上抑制了S-W效應(yīng)�
�(duì)�3. 電池上表面作成絨面的陷光�(jié)�(gòu)+增透膜;電池背面加背反射�
�(duì)�4. 多層的基�(chǔ)上適�(dāng)?shù)臏p薄I層的厚度以增�(qiáng)電場(chǎng)�(qiáng)度,從而增�(qiáng)載流子的吸收
�(duì)�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白�
維庫(kù)電子通,電子知識(shí),一查百��
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