newnergy10-太陽能電池原理-資料下載頁
2025-05-11 23:04本頁面
【正文】 的研究課題 ， 這也就是所謂的高效率化技術(shù)的開發(fā) 。 影響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的一些因素 我們前面介紹了太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的理論值 ，這些理論值都是在理想情況下得到的 。 而太陽能電池在光電能量轉(zhuǎn)換過程中 ， 由于存在各種附加的能量損失 ， 實際效率比上述的理論極限效率低 。 下面以 pn結(jié)硅電池為例 ， 介紹一些影響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的因素 。 光生電流的光學(xué)損失： 太陽能電池的效率損失中，有三種是屬于光學(xué)損失，其主要影響是降低了光生電流值。 反射損失 ：從空氣（或真 空）垂直入射到半導(dǎo)體材料 的光的反射。以硅為例，在 感興趣的太陽光譜中，超過 30%的光能被裸露的硅表面 發(fā)射掉了。 柵指電極遮光損失 c：定義為 柵指電極遮光面積在太陽能 總面積中所占的百分比（見 右圖）。對一般電池來說， c約為 4%15%。 透射損失：如果電池厚度不足夠大，某些能量合適能被吸收的光子可能從電池背面穿出。這決定了半導(dǎo)體材料之最小厚度。間接帶隙半導(dǎo)體要求材料的厚度比直接帶隙的厚。如圖為對硅和砷化鎵的計算結(jié)果。 光生少子的收集幾率： 在太陽能電池內(nèi) ， 由于存在少子的復(fù)合 ， 所產(chǎn)生的每一個光生少數(shù)載流子不可能百分之百地被收集起來 。定義光激發(fā)少子中對太陽能電池的短路電流有貢獻(xiàn)的百分?jǐn)?shù)為收集幾率 。 該參數(shù)決定于電池內(nèi)個區(qū)域的復(fù)合機理 ， 也與電池結(jié)構(gòu)與空間位置有關(guān) 。 影響開路電壓的實際因素： 決定開路電壓 Voc大小的主要物理過程是半導(dǎo)體的復(fù)合 。半導(dǎo)體復(fù)合率越高 ， 少子擴散長度越短 ， Voc也就越低 。體復(fù)合和表面復(fù)合都是重要的 。 在 pSi襯底中 ， 影響非平衡少子總復(fù)合率的三種復(fù)合機理是：復(fù)合中心復(fù)合 、俄歇復(fù)合及直接輻射復(fù)合 。 總復(fù)合率主要取決三種復(fù)合中復(fù)合率最大的一個 。 例如：對于高質(zhì)量的硅單晶 ， 當(dāng)摻雜濃度高于 1017cm3時 ， 則俄歇復(fù)合產(chǎn)生影響 ， 使少子壽命降低 。 通常 ， 電池表面還存在表面復(fù)合 ， 表面復(fù)合也會降低 Voc值 。 （ 復(fù)合中心復(fù)合 、 俄歇復(fù)合 、 直接輻射復(fù)合和表面復(fù)合 ？ ） 輻照效應(yīng)： 應(yīng)用在衛(wèi)星上的太陽能電池受到太空中高能離子輻射 ，體內(nèi)產(chǎn)生缺陷 ， 使電池輸出功率逐漸下降 ， 可能影響其使用壽命 。 輻照產(chǎn)生的缺陷 ， 相當(dāng)于復(fù)合中心 。 輻照后增大了電池內(nèi)部的少子復(fù)合率 τ1， 即有： τ1 = τ01+K’? 式中 τ0是輻照前的壽命 ， K’是常數(shù) ， ?是輻照通量 。因為擴散長度等于 （ D τ)1/2， 故上式可寫成： L2 = L02+K? 對太陽能電池的研究表明 ， n+p電池 K=，而 p+n電池 K=， 前者比后者抗輻射能力大得多 。 為了改善輻射容量 ， 可將鋰摻入太陽能電池中 。 Li可擴散到輻射感生點缺陷中 ， 并與之結(jié)合起來 ， 阻止壽命減退 。 太空應(yīng)用的太陽能電池 ，一般都覆蓋一塊摻鈰薄玻片 ， 減少進(jìn)入電池的高能粒子 。 用能帶圖描述 pn結(jié) 的光伏效應(yīng)。并標(biāo)示出光生電流和正向電流的方向。 你認(rèn)為影響 pn結(jié)太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的主要因素有哪些？試分析。
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