【正文】 提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的幾種方法。如果這時分別在 P 型層和 N 型層焊上金屬導(dǎo)線，接通負(fù)載，則外電路便有電流通過，如此形成的一個個電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流， 這就是太陽能電池的基本原理。但是由于多晶硅材料存在較多的晶間界而有較多缺點，轉(zhuǎn)換效率不如單晶硅太陽能電池高。 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)是在玻璃或塑料基底上覆蓋一層二氧化鈦，染料敏化吸附在二氧化鈦層上形成低價的染料薄膜。 由 短路電流與飽和暗電流及正向偏壓表示的太陽電池光生電流方程 為： 0( ) [ e xp( ) 1 ]SCI V I I qV k T?? ? ?。影響填充因子的因素 不僅與 電池材料的 PN 結(jié)曲線因子常數(shù)、 串 聯(lián)電阻 Rs，并聯(lián)電阻 Rsh 等內(nèi)部參數(shù)有關(guān)，還 受 光伏電池的工作溫度、光照強度等外部條件 影響 。 由于電池材料的缺陷等原因，所產(chǎn)生的電子 及空穴等載流子發(fā)生再結(jié)合作用，使部分載流子 消失掉 。影響因素主要是摻雜元素濃度。每種太陽能電池對太陽光線都有其自己的光譜響應(yīng)曲線，它表示電池對不同波長的光的靈敏度 (光電轉(zhuǎn)換能力 )，例如 長波長的光容易投射刊電池底電 極 處，被底電 極 吸收轉(zhuǎn)換成熱而損失掉 。利用這種合金可以研制比較廉價的太陽能電池板，而且新型太陽能電池板將比現(xiàn)有的更結(jié)實和更高效。常用減反射膜有含氧量為 12的硅氧化物 (SiOx )與鈦氧化物 (TiOx )等。未經(jīng)過處理的光滑硅表面，反射率一般高達(dá) 30％左右。 減少 透射損失 美國物理學(xué)家和 工程師共同組成的麻省理工學(xué)院研究小組，成功地在構(gòu)成太陽能電池的超薄硅薄膜的正面增加了一種增透膜，并在背面增加了由多層反射膜和衍射光柵組合成的精細(xì)結(jié)構(gòu)。 采用納米結(jié)構(gòu) 采用多量子阱和量子點等納米結(jié)構(gòu)作為本征層 , 以改善其光生載流子收集效率和光激發(fā)特性是一個可行的選擇。高于 5． 2 v 的開路電壓，但是，五結(jié)和六結(jié)整體級聯(lián)電池的光電轉(zhuǎn)換效率還遠(yuǎn)低于 GalnP／ Ga(In)As／ Ge三結(jié)電池 。另外，溝槽區(qū)的重?fù)诫s形成電極鈍化，因而得到較高的方塊電阻，從而得到更高的電壓，電池的開路電壓可以達(dá)到 700 mV。該系統(tǒng)的核心技術(shù)是： 10 mln 點接觸絨面硅光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 25％～ 27％ 所使用的聚光式菲涅耳透鏡由普通丙烯酸塑料模壓制成，制造簡單，價格便宜。 在適合的緯度能使發(fā)電量提高 20％至 40％ 。 提高 轉(zhuǎn)換效率 ，降低制造成本依然是 當(dāng)前太陽電池研究的熱點 。 二次制結(jié)技術(shù) 通過 二 次恒定源擴散和恒量擴散制作 n+P型硅太陽電池的新工藝 , 可以減緩高濃度淺結(jié)磷擴所造成的硅表面晶格損傷 。德國某公司于 2022 年進(jìn)行聚光光伏系統(tǒng)模型試驗，其聚光系統(tǒng)采用的是 FLATCON 聚光模塊，實質(zhì) 上就是由玻璃注塑成型的菲涅爾透鏡，聚光比為 500，采用了電路板工藝和絕緣玻璃技術(shù)，使成本效益相對算并且多年內(nèi)系統(tǒng)仍可保持性能穩(wěn)定可靠，示范模型的效率高于 27％。用激光在硅晶片上鉆打通孔，高摻雜壁將前表面的電流傳導(dǎo)到背表面的背電極層，因而能進(jìn)一步降低屏蔽損耗，提高光電轉(zhuǎn)換效率。 圖 7 太陽能輻照可以通過多結(jié)電池技術(shù)提高利用率 增加 導(dǎo)電通路 通過增加新的導(dǎo)電通路，減少遮光損失，可以大幅降低電量轉(zhuǎn)換損失。雖然目前人們所研制的納米結(jié)構(gòu)太陽電池的轉(zhuǎn)換效率比較低 , 但理論估計 , 如果進(jìn)一步調(diào)整量子點的界面特性和改進(jìn)點與點之間的電子傳輸過程 , 那么基于量子點技術(shù)的光伏器件 , 最高效率可達(dá) 42%, 此值遠(yuǎn)高于晶體硅太陽能電池理論上 31%的效率。此舉夠讓照射進(jìn)薄膜的光更長時間地在薄膜內(nèi)反射，以便有充足的時間讓光能吸收并轉(zhuǎn)換成電能，導(dǎo)致太陽能電池的電能輸出提高了 50％ 設(shè)計 pin 結(jié)構(gòu) 由于單 pn 結(jié)的膜層較薄 , 所以對陽光中的紅外光吸收特性較差 , 尤其是對于間接帶隙的 Si 材料而言更是如此。 存在于多晶 Si 薄膜晶粒間界中的懸掛鍵和缺陷態(tài) , 會在晶粒間界處引入缺陷能級。經(jīng)減反射處理過的太陽能電 池表面，有很好的減反射效果。如果能制成層數(shù)很多的太陽能電池，在每層中都具有自己的禁帶，則太陽能電池的最大理論效率可達(dá)到 70％以上。由于 電池表面上的光反射作用， 使得 太陽光不能 全 部都入射 到太陽電池中。 在輕摻雜的 Si 中占優(yōu)勢。 結(jié)區(qū)太厚或摻雜濃度過高， 都會 導(dǎo)致載流子被中和 ，從而降低 載流子 壽命。 3 影響太陽能電池效率的因素 由前面的公式可知 影響電池片的轉(zhuǎn)換效率的主要電性能參數(shù)有：開路電壓Voc、短路電流 Isc 和填充因子 FF。 圖 3 暗電流與太陽電池的 光生電流的變化曲線 圖 4 太陽電池的伏安外特性曲線（ 2） 伏安特性 在一定的日照強度和溫度下，太陽能電池有唯一的最大輸出功率點，太陽能電池只有工作在最大功率點才會使其輸出的功率最大。 按形態(tài)結(jié)構(gòu)分類 主要有疊層電池、薄膜電池和聚光電池等。晶體硅太陽電池單體的理論效率為 29%，但在實用級別， 25%~26%已經(jīng)是極限。 圖 1 太陽能電池發(fā)電原理 發(fā)電系統(tǒng) 光伏發(fā)電是指利用光伏電池方陣將太陽光輻射能量轉(zhuǎn)化為電能的直接發(fā)電方式，光伏發(fā)電系統(tǒng)是由光伏