代太陽(yáng)電池的發(fā)展ppt課件-wenkub
2023-05-27 13:51:28 本頁(yè)面
【正文】 代）電池的問(wèn)題：雖然轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到很高，甚至接近單結(jié)電池極限，但是需要高質(zhì)量低缺陷的昂貴晶體材料和復(fù)雜耗時(shí)的工藝。 ? 目前他們主要在全硅疊層電池和熱載流子電池方面進(jìn)行研究。但是具有沖擊低價(jià)、高效這一目標(biāo)的潛力。無(wú)論命名如何，學(xué)術(shù)界一直以來(lái)對(duì)這一領(lǐng)域都保持了巨大的熱情和興趣，特別是憑借迅猛發(fā)展的納米技術(shù)和材料技術(shù)，人們有機(jī)會(huì)挑戰(zhàn) ShockleyQueisser 極限效率。對(duì)于多個(gè) pn結(jié)結(jié)構(gòu)的多結(jié)疊層電池和采用納米技術(shù)制備的新材料和新結(jié)構(gòu)的電池而言，它們不受 Shockley 極限的限制，以至可獲得超過(guò) 40%甚至 50%的效率。 ? 愛(ài)因斯坦從普朗克的能量子假設(shè)出發(fā)，提出光子 (photon)的概念。 ? 一般的半導(dǎo)體的能隙寬度為 12 eV，其可吸收可見(jiàn)光到紅外線。 12 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 太陽(yáng)電池基本原理 ? 太陽(yáng)電池作為光電轉(zhuǎn)換器件必須具備的條件： 1. 入射光子能夠被吸收產(chǎn)生電子－空穴對(duì) 2. 電子－空穴對(duì)在復(fù)合前被分離 3. 分開(kāi)的電子與空穴能夠傳輸?shù)截?fù)載 13 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 太陽(yáng)電池基本原理 ? 目前占太陽(yáng)電池的主流地位的是晶體 Si 太陽(yáng)電池。 ? 在太陽(yáng)電池中 pn結(jié)的空間電荷區(qū)的內(nèi)建電場(chǎng)的作用就是使入射光子產(chǎn)生的電子 空穴對(duì)在復(fù)合（ rebination）之前被分離，并形成光電流通過(guò)金屬電極（ metal contact）給負(fù)載供電。 ? 綜上所述，在太陽(yáng)光照射下，以光伏效應(yīng)為基礎(chǔ)的太陽(yáng)電池的光電流主要來(lái)自以下三個(gè)部分： 1. 空間電荷區(qū)的電子和空穴在內(nèi)建電場(chǎng)作用下形成的漂移電流； 2. nSi 區(qū)的少數(shù)載流子－空穴所形成的擴(kuò)散電流； 3. pSi 區(qū)的少數(shù)載流子－電子所形成的擴(kuò)散電流。 16 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 太陽(yáng)電池電流 電壓特性曲線 17 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 太陽(yáng)電池基本原理 ? 太陽(yáng)電池的輸出功率就是電流和電壓的乘積： ? P = IV = IsV(eV/VT– 1 )– ILV ? 對(duì)于確定的太陽(yáng)輻射，在太陽(yáng)電池的電流－電壓特性曲線上存在一個(gè)最大功率點(diǎn)。 ? 則溫度為 6000 K（ Tsource）和 300 K（ Tsink）的兩個(gè)熱庫(kù)之間的能量轉(zhuǎn)換效率受卡諾循環(huán)限制（ 1 Tsource/ Tsink）為 95%。指出達(dá)到這一極限效率的電池器件是有可能實(shí)現(xiàn)的，其結(jié)構(gòu)為在無(wú)限層 Tandem太陽(yáng)電池中采用一系列光循環(huán)裝置達(dá)到通道帶阻輻射。 21 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 關(guān)于光電轉(zhuǎn)換效率 ? 標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池的效率損失 ? 標(biāo)準(zhǔn)單結(jié)太陽(yáng)電池能量損失來(lái)自如圖 1所示的幾種過(guò)程 22 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 圖 1 標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池能量損失過(guò)程。僅這一項(xiàng)損失就使標(biāo)準(zhǔn)電池的轉(zhuǎn)換效率局限至 44%左右。 ? 光吸收和發(fā)射過(guò)程的對(duì)稱(chēng)性可用于太陽(yáng)電池性能的理論極限的推導(dǎo)。采用聚光方法提高光強(qiáng)密度，可以減小此類(lèi)壓降。 26 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 27 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 薄膜太陽(yáng)電池簡(jiǎn)介 ? 非晶硅 微晶硅薄膜（ aSi/μcSi ） ? 710%, , Kaneka, Ersol, United Solar, Sharp ? 新奧， 百世德，正泰，強(qiáng)生，普樂(lè) ? 碲化鎘薄膜 CdTe ? 911%, , First Solar ? 銅銦鎵硒薄膜 CIGS ? 1011%, Wuerth Solar ? 晶體硅薄膜， CSG ? 810% ? CZSS， 67%（實(shí)驗(yàn)室） ? 染料敏化電池， 811%（實(shí)驗(yàn)室） ? 有機(jī)太陽(yáng)電池， 35%（實(shí)驗(yàn)室） 28 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 薄膜太陽(yáng)電池簡(jiǎn)介 ? Earth abundant copperzinctinchalcogenide (CZTSSe) is an important class of material for the development of low cost and sustainable thin film solar cells. The fabrication of CZTSSe solar cells by selenization of CZTS nanocrystals is presented. By tuning the position of the CZTS nanocrystals and developing a robust film coating method, a total area efficiency as high as % under AM illumination and light soaking has been achieved. ? Qijie Guo?, Grayson M. Ford?, WeiChang Yang?, Bryce C. Walker?, Eric A. Stach?, Hugh W. Hillhouse*167。 ? 以上就是疊層太陽(yáng)電池光譜分割技術(shù)的原理與思路，通過(guò)將太陽(yáng)光譜進(jìn)行切割，讓不同帶隙的材料吸
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