代太陽電池的發(fā)展ppt課件-wenkub
2023-05-27 13:51:28 本頁面
【正文】 代）電池的問題：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、高效這一目標(biāo)的潛力。無論命名如何，學(xué)術(shù)界一直以來對這一領(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)會挑戰(zhàn) ShockleyQueisser 極限效率。對于多個 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 40%甚至 50%的效率。 ? 愛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，其可吸收可見光到紅外線。 12 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 太陽電池基本原理 ? 太陽電池作為光電轉(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 2. 電子－空穴對在復(fù)合前被分離 3. 分開的電子與空穴能夠傳輸?shù)截?fù)載 13 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 太陽電池基本原理 ? 目前占太陽電池的主流地位的是晶體 Si 太陽電池。 ? 在太陽電池中 pn結(jié)的空間電荷區(qū)的內(nèi)建電場的作用就是使入射光子產(chǎn)生的電子 空穴對在復(fù)合（ rebination）之前被分離，并形成光電流通過金屬電極（ metal contact）給負(fù)載供電。 ? 綜上所述，在太陽光照射下，以光伏效應(yīng)為基礎(chǔ)的太陽電池的光電流主要來自以下三個部分： 1. 空間電荷區(qū)的電子和空穴在內(nèi)建電場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 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 太陽電池電流 電壓特性曲線 17 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 太陽電池基本原理 ? 太陽電池的輸出功率就是電流和電壓的乘積： ? P = IV = IsV(eV/VT– 1 )– ILV ? 對于確定的太陽輻射，在太陽電池的電流－電壓特性曲線上存在一個最大功率點(diǎn)。 ? 則溫度為 6000 K（ Tsource）和 300 K（ Tsink）的兩個熱庫之間的能量轉(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現(xiàn)的，其結(jié)構(gòu)為在無限層 Tandem太陽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)太陽電池的效率損失 ? 標(biāo)準(zhǔn)單結(jié)太陽電池能量損失來自如圖 1所示的幾種過程 22 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 圖 1 標(biāo)準(zhǔn)太陽電池能量損失過程。僅這一項損失就使標(biāo)準(zhǔn)電池的轉(zhuǎn)換效率局限至 44%左右。 ? 光吸收和發(fā)射過程的對稱性可用于太陽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，可以減小此類壓降。 26 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 27 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 薄膜太陽電池簡介 ? 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 ? 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%（實驗室） ? 染料敏化電池， 811%（實驗室） ? 有機(jī)太陽電池， 35%（實驗室） 28 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 薄膜太陽電池簡介 ? 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。 ? 以上就是疊層太陽電池光譜分割技術(shù)的原理與思路，通過將太陽光譜進(jìn)行切割，讓不同帶隙的材料吸
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