代太陽電池的發(fā)展ppt課件(參考版)
2025-05-15 13:51本頁面
【正文】 。 ? 技術(shù)在進步，氣候也在改變，尋找高效、低價、清潔的新能源依然是擺在人類面前的一道難題。 ? 如果能夠?qū)崿F(xiàn)近紅外和紫外向可見波段的轉(zhuǎn)換，提高太陽電池的效率將大有可為。 ? 目前國內(nèi)也有學者專注于該領(lǐng)域的研究，并且取得了很大的進展。 42 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 多電子 空穴對太陽電池 ? 通過多重激子產(chǎn)生 (MEG multiple Excition Generation )機制在減少太陽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，這種量子點太陽電池將有可能在宇航上取得運用。在 Si材料中，光子能量為 4 eV時碰撞電離效率僅為 5%，而在 eV時為 25%。 ? 在體材料中，產(chǎn)生碰撞電離的門檻能量必須遠遠高于帶隙，同時晶格振動必須被有效的限制，產(chǎn)生碰撞電離的速率必須與電子 聲子散射的弛豫速率至少匹配。 41 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 多電子 空穴對太陽電池 ? 單光子激發(fā)多對電子 空穴對的物理機制可以用碰撞電離來解釋。科學家已經(jīng)證實了多電子 空穴產(chǎn)生的可行性， 1990年， Barnham和 Duggen發(fā)現(xiàn)可以采用多重量子阱結(jié)構(gòu)（ MQW : Multiple Quantum Well ）制備太陽電池，并且在MQW中觀測到量子效率大于 1的反俄歇效應。 ? 這個想法由來已久，早在 1972年就由 Deb和 Saba提出。 40 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 多電子 空穴對太陽電池 ? 多電子 空穴對電池提高效率的出發(fā)點與熱載流子電池基本是一樣的，都是想盡可能的利用太陽光中的高能量光子。rfel 在 1997年提出用具有很高帶隙并且導帶和價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技術(shù)制備選擇性電極。 ? 另一方面， 1997年， Hanna等人制備熱載流子電池的嘗試失敗，人們才認識到選擇性電極對于熱載流子電池的重要性。 39 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 熱載流子太陽電池 ? Ross和 Nozik在 1982年最早為熱載流子電池進行系統(tǒng)分析和模擬。換句話說，必須想辦法將熱載流子變冷之前的時間延長。 38 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 熱載流子太陽電池 ? 熱載流子電池必須經(jīng)過兩個很嚴格的考驗。 ? 如果能在熱載流子的動能消耗完之前將熱載流子提取出來，則可以產(chǎn)生較高的開路電壓，從而把能量更大限度的提取出來，這就是熱載流子電池的出發(fā)點。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)生碰撞進行能量交換，最終達到平衡狀態(tài)。在 2022年年度報告報導的結(jié)果中，他們已經(jīng)在石英襯底上成功制備了 Si的量子點，做出開路電壓為 493 mV的 SiO2和 83 mV的 SiC量子點異質(zhì)結(jié)太陽電池。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。最初的工作是在一維的硅量子阱上進行。之所以要選擇硅是因為硅的原料豐富而且制備技術(shù)成熟。 ? 夏普公司發(fā)布的新聞公報說 ,化合物太陽電池不同于現(xiàn)在主流的以硅為材料的太陽電池 .它以銦等 2種以上元素組成的化合物作為材料 ,形成光吸收層 ,其光電轉(zhuǎn)換效率高于硅晶體太陽能電池 ,主要應用于人造衛(wèi)星。 ? 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 %和 %，F(xiàn)raunhofer ISE的 GaInP/GaInAs/Ge在 454倍聚光條件下效率高達% （ Dr. A. Bett）。 32 太陽能系統(tǒng)研究所 Institute for Solar Energy Systems 2022/5/29 化合物多能帶疊層太陽電池 ? 材料科學的發(fā)展，特別是 MOCVD技術(shù)，極大的推動了多結(jié)疊層電池的發(fā)展，在此之前，這種電池只能存在于理論和設(shè)想中。這對于器件制備是非常幸運的，這是因為首先每增加一個 pn結(jié)需要更加困難和復雜的工藝；其次增加的材料的帶隙是必須經(jīng)過嚴格計算和設(shè)計以實現(xiàn)匹配，然而在自然界中不一定能找到符合計算帶隙要求的材料； ? 最后 pn結(jié)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，導致廢品率上升。 ? 1980年 Henry計算了 ，當結(jié)數(shù)分別為 1， 2， 3，和 36時，對應的效率為 37， 50， 56和 72%。這個報導引起了眾多實驗室的廣泛關(guān)注和興趣，不久，這一紀錄被日本能源公司以 %打破。考慮到電流匹配問題，1990年， AM 27%的電池在美國國家可再生能源實驗室（ NREL）被制備出來。 1982年， J. Fan 等人對多結(jié)電池進行了設(shè)計和理論預測顯示，這種 Si襯底 AlGaAs/GaAs/GaInAs（或 GaAsP）的多結(jié)電池效率將達到 3640%。 ? 以上就是疊層太陽電池光譜分割技術(shù)的原理與思路，通過將太陽光譜進行切割，讓不同帶隙的材料吸收對應部分的光以提高轉(zhuǎn)換效率。 ? 半導體具有如下性質(zhì)：能量低于帶隙的光子無法被價帶的電子吸收并使之躍遷到導帶。 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 Sol
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