第五讲太阳能电池效率极限演示文稿.pptVIP

Light trapping using a randomised reflector on the rear of the cell 当前第63页\共有95页\编于星期六\17点 （5）将太阳电池制成串叠型电池（tandem cell） 把两个或两个以上的元件堆叠起来，能够吸收较高能量光谱的电池放在上层，吸收较低光谱能量的电池放在下层，通过不同材料的电池将光子的能量层层吸收。 当前第64页\共有95页\编于星期六\17点 2.3复合损失 太阳电池的效率也会因为电子空穴对在被有效利用之前复合而降低，一些发生复合的可能途径如图所示： 光伏电池中电子空穴对可能复合的途径 当前第65页\共有95页\编于星期六\17点 复合能够以以下几种机理发生： 辐射复合—吸收的反过程。电子从高能态返回到较低能态，同时释放出光能。此种机理在半导体激光器和发光二极管中适用，但对硅太阳电池并不显著。 俄歇复合—“碰撞电离”的反过程，在掺杂较重的材料中显著。 通过陷阱复合—当半导体中的杂质或表面的界面陷阱在禁带间隙中产生允许的能级时，这个复合就能发生。 当前第66页\共有95页\编于星期六\17点 典型的实际太阳电池的外部量子效率和光谱响应，阐释了光学和复合损失的影响 当前第67页\共有95页\编于星期六\17点 2.4 顶电极设计 主栅线（busbar）和外部导线直接相连，而副栅线（finger）是更细小的金属化区域，用来收集电流传输给主栅线。 顶电极的设计目标是优化电流收集来减少由于内部电阻和电池遮蔽而产生的损失。 当前第68页\共有95页\编于星期六\17点 太阳电池中电子从产生点到外部电极的流动示意图 当前第69页\共有95页\编于星期六\17点 Use of a four point probe to measure the sheet resistivity of a solar cell 当前第70页\共有95页\编于星期六\17点 将电极做成手指状，可以减少光线的反射 当前第71页\共有95页\编于星期六\17点 Resistive components and current flows in a solar cell. 当前第72页\共有95页\编于星期六\17点 Top contact design in a solar cell. The busbars connect the fingers together and pass the generated current to the external electrical contacts. 当前第73页\共有95页\编于星期六\17点 Schematic of a top contact design showing busbars and fingers 优化遮光损失与收集损失 当前第74页\共有95页\编于星期六\17点 Key features of a top surface contacting scheme 优化电极的宽高比 当前第75页\共有95页\编于星期六\17点 Points of contact resistance losses at interface between grid lines and semiconductor 降低电极的接触电阻 当前第76页\共有95页\编于星期六\17点 在做法上着重金属电极构造的最优化，例如将金属电极埋入基板中，以增加接触面积，减少串联电阻。 激光刻槽-埋栅太阳能电池 当前第77页\共有95页\编于星期六\17点 Basic schematic of a silicon solar cell. The top layer is referred to as the emitter and the bulk material is referred to as the base 当前第78页\共有95页\编于星期六\17点 增加入射光的面积 使用点接触式太阳电池（point contact cell），将正负电极全部放在背面，这样可增加太阳电池正面的入射光面积。 将正负电极全部放在背面的点接触太阳电池 当前第79页\共有95页\编于星期六\17点 光生电流极限 一个自身能量高于带宽的光子产生一对或多对 电子空穴对。 能量阀值：1.124eV 300K 1.052eV 单声子辅助吸收 0.987eV 双声子辅助吸收 自由载流子吸收 晶格吸收 当前第80页\共有95页\编于星期六\17点 光生电流极限 最大光生电流（纯硅）51.5mA/cm2，受自由载 流