太陽(yáng)電池物理與新型太陽(yáng)電池技術(shù)發(fā)展講義(文件)
【正文】 n ) 機(jī)制在減少太陽(yáng)電池能量耗散和電池發(fā)熱有良好的前景，但是 MEG要求光子能量足夠大，根據(jù)地面的太陽(yáng)光譜，這種光子的比例非常少，但是在大氣層以外具有很多高能的粒子，這種量子點(diǎn)太陽(yáng)電池將有可能在宇航上取得運(yùn)用。 ? 如果能夠?qū)崿F(xiàn)近紅外和紫外向可見波段的轉(zhuǎn)換，提高太陽(yáng)電池的效率將大有可為。 ? 54 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。 11:38:3911:38:3911:38Saturday, March 4, 2023 1乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。 2023年 3月 4日星期六 11時(shí) 38分 39秒 11:38:394 March 2023 1做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。 :38:3911:38Mar234Mar23 1世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無限完美。 2023年 3月 上午 11時(shí) 38分 :38March 4, 2023 1少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。 11:38:3911:38:3911:383/4/2023 11:38:39 AM 1越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。 :38:3911:38:39March 4, 2023 1意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。 上午 11時(shí) 38分 39秒 上午 11時(shí) 38分 11:38: MOMODA POWERPOINT Lorem ipsum dolor sit, eleifend nulla ac, fringilla purus. Nulla iaculis tempor felis amet, consectetur adipiscing elit. Fusce id urna blanditut cursus. 感謝您的下載觀看 專家告訴 。 2023年 3月 上午 11時(shí) 38分 :38March 4, 2023 1業(yè)余生活要有意義，不要越軌。 11:38:3911:38:3911:38Saturday, March 4, 2023 1知人者智，自知者明。 上午 11時(shí) 38分 39秒 上午 11時(shí) 38分 11:38: 楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。 :38:3911:38:39March 4, 2023 1意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。 , March 4, 2023 很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。 2023年 3月 4日星期六 上午 11時(shí) 38分 39秒 11:38: 1比不了得就不比，得不到的就不要。 11:38:3911:38:3911:383/4/2023 11:38:39 AM 1以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。 ? 技術(shù)在進(jìn)步，氣候也在改變，尋找高效、低價(jià)、清潔的新能源依然是擺在人類面前的一道難題。 ? 目前國(guó)內(nèi)也有學(xué)者專注于該領(lǐng)域的研究，并且取得了很大的進(jìn)展。在 Si材料中，光子能量為 4 eV時(shí)碰撞電離效率僅為 5%，而在 eV時(shí)為 25%。 50 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 ? 單光子激發(fā)多對(duì)電子空穴對(duì)的物理機(jī)制可以用碰撞電離來解釋。 ? 這個(gè)想法由來已久，早在 1972年就由 Deb和 Saba提出。rfel 在 1997年提出用具有很高帶隙并且導(dǎo)帶和價(jià)帶都很窄的材料作為選擇性電極材料，另外的一種方法則是量子點(diǎn)技術(shù)制備選擇性電極。 48 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 ? Ross和 Nozik在 1982年最早為熱載流子電池進(jìn)行系統(tǒng)分析和模擬。 47 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 ? 熱載流子電池必須經(jīng)過兩個(gè)很嚴(yán)格的考驗(yàn)。這些熱載流子在一般情況下將與晶格、缺陷或者其他載流子發(fā)生碰撞進(jìn)行能量交換，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。這表明，采用三維的納米結(jié)構(gòu)可以允許更大的加工容差。之所以要選擇硅是因?yàn)楣璧脑县S富而且制備技術(shù)成熟。 ? 在聚光條件下， NREL的 GaInP/GaInAs/Ge和 GaInP/GaAs/GAInAs電池分別在 240和 140倍聚光條件下，效率分別高達(dá) %和 %，F(xiàn)raunhofer ISE的 GaInP/GaInAs/Ge在 454倍聚光條件下效率高達(dá)% （ Dr. A. Bett）。這對(duì)于器件制備是非常幸運(yùn)的，這是因?yàn)槭紫让吭黾右粋€(gè) pn結(jié)需要更加困難和復(fù)雜的工藝；其次增加的材料的帶隙是必須經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算和設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)匹配，然而在自然界中不一定能找到符合計(jì)算帶隙要求的材料；最后層數(shù)越多，隨之而來的電流、電壓匹配、材料體系的穩(wěn)定等問題將難以控制，導(dǎo)致廢品率上升。這個(gè)報(bào)導(dǎo)引起了眾多實(shí)驗(yàn)室的廣泛關(guān)注和興趣，不久，這一紀(jì)錄被日本能源公司以 %打破。 1982年， Fan J等人對(duì)多結(jié)電池進(jìn)行了設(shè)計(jì)和理論預(yù)測(cè)，理論預(yù)測(cè)顯示，這種 Si襯底的AlGaAs/GaAs/GaInAs（或 GaAsP）的多結(jié)電池效率將達(dá)到 3640%。 ? 半導(dǎo)體具有如下性質(zhì)：能量低于帶隙的光無法被價(jià)帶的電子吸收并使之躍遷到導(dǎo)帶。 ? 在極限聚光倍數(shù)下（ 46200倍，此數(shù)值是根據(jù)卡諾循環(huán)得到的計(jì)算結(jié)果），理想太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率極限可以達(dá)到 %。推導(dǎo)引用了“黑體輻射”理論，這一理論為量子力學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。 ? 另一個(gè)重要損失是過程（ 4）：光激發(fā)電子空穴對(duì)的復(fù)合。 (1)晶格熱振動(dòng)損失；(2)、 (3)pn結(jié)和接觸電壓損失； (4)復(fù)合損失。否則，太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為有用功（包括電能）的熱力學(xué)極限效率計(jì)算結(jié)果為 %，與無限層 Tandem電池的理論效率相同。 29 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 sinlim ????? KKTTksourceit? 30 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 ? 這個(gè)數(shù)值沒有考慮電池的光子發(fā)射損失，因?yàn)槟Ｐ图僭O(shè)這些損失能量又回到了太陽(yáng)，使太陽(yáng)保持自身的溫度。 27 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 William Bradford Shockley (February 13, 1910 – August 12, 1989) W. Shockley and H. J. Queisser, J. Appl. Phys., 32 (1961) 510 28 太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2023/3/4 關(guān)于光電轉(zhuǎn)換效率 ? 卡諾循環(huán) —— 太陽(yáng)電池的熱力學(xué)效率極限 ? 太陽(yáng)
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