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1、太陽能利用的重要途徑之一是研制太陽能電池!太陽能利用的重要途徑之一是研制太陽能電池! 硅硅 太太 陽陽 能能 電電 池池 簡簡 介介 PD:李全相:李全相硅太陽能電池的分類塊狀硅太陽能電池單晶體硅太陽能電池;多晶體硅太陽能電池。薄膜硅太陽能電池非晶硅薄膜太陽能電池;多晶硅薄膜太陽能電池。我們公司目前生產的是非晶硅薄膜太陽能電池太陽能電池如何工作的原理示意圖太陽能電池如何工作的原理示意圖自1954年貝爾實驗室發表了具備6光電效率的電池后,隨著集成電路的發展,此類型一直是市場的主角,其市占率從未低于80,如果只考慮供電超過超過1kW的市場,更幾乎是100。究其原因大概可分為三方面:一、模塊的效率;
2、二、產能規模與利用率。硅晶圓單一電池系統目前實驗室光電效率已達25,與理論值29非常接近。商業化產品的光電效率自1970s以來也有長足進步,近年以達約12。這項技術成果,相對而言,是多數薄膜技術所不及之處。生產成本往往深受生產規模影響,太陽電池也不例外。比較硅晶圓式與薄膜式,一般而言,目前產能規模前者約是后者10倍,因此固定成本可大幅分攤。其次是產能利用率而言,目前硅晶圓式生產廠商,由于這幾年市場年年大幅成長,平均產能利用率約達80,而薄膜式廠商僅約40。這使得硅晶圓式更具生產成本競爭力,成為市場上的一支獨秀。非晶硅薄膜太陽能電池是發展最完整的硅薄膜太陽能電池。其結構通常為p-i-n(或n-i
3、-p)型式,p層跟n層主要作用是用來建立內建電場,I層由非晶系硅構成。由于非晶系硅具有高的光吸收能力,因此I層厚度通常只有0.2 0.5m。其吸光頻率范圍約1.1 1.7eV,不同于晶圓硅的1.1eV,非晶態物質不同于結晶態物質,結構均一度低,材料空穴密度大,因此電子在材料內部遷移時,遷移距離過越長,電子被空穴俘獲的幾率就越大,形成電子空穴對的復合,這種復合對電池發電不利,為必免此現象發生,電池I層不宜過厚,但也不能太薄,太薄將導致電池吸收入射光不充分,導致電池裝換效率降低。為克服此困境,此類型光電池長采多層結構堆棧方式設計,以兼顧吸光與光電效率。非晶硅薄膜太陽能電池最大的缺點在于光照使用后短
4、時間內性能的大幅衰退,也就是所謂的SW效應,其衰減幅度約15 35。發生原因是因為材料中部份未飽和硅原子,在光照射后,發生了結構變化。電池效率的光致衰減主要是由i層的SW效應引起的,因此,為了阻止SW效應,一方面要減少非晶硅材料中 的SiH2鍵 和O,N等雜質污染以及采用大量氫稀釋方法制備i層.另一方面是采用多帶隙疊層結構,如a-Si/a-SiGe、 a-Si/u-Si等. 由于疊層電池中各子電池的i層較薄,縮短了光生載流子遷移的距離,從而減少了光生載流子的復合,抑制了電池特性的光致衰退.疊層結構的采用提高了電池的穩定效率 非晶硅太陽能電池的光譜特性隨著其材料的組成和結構、膜厚等因素的變化而有很大的不同。前面所示的是典型的非晶硅太陽能電池的光譜特性。非晶硅薄膜的帶隙是1.7eV,比單晶硅的帶隙1.1eV大,所以其光譜靈敏度比單晶硅更偏向短波一側,這是它的一個優點,非晶硅薄膜太陽能電池的最
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