太阳能非晶硅发展历史
3.叠层电池技术
减薄a一引太阳电池的1层库度可以增强内建电场,减少先生载流子通过带隙缺陷中心和/或先生亚稳中心复合的几率,又可以增加载流子移动速率,同时增加电池的量子收集效率和稳定性:但是,如果1层太薄又会影响入射光的充分吸收,导致电池效率的下降,为了扬长避短,人们想到了多薄层电池相叠的结构。起先是两个NN结的叠层,即a一Si/a-Si层电池,其稳定化效率有所提高,我国用此结构做出组件电池(400CM2)稳定化效率达7.35%。
一种材料的太阳电池可以利用波长比1.24/Eg(µM)以短的谱域的光能.如果把具有同带隙(即)材料的薄膜电池叠加,则可利用更宽谱域的光能.由此可增加太阳电池的效率。异质叠层太阳电池中,利用宽带隙材料作顶电池,将短波长光能转变为电能;利用窄带材料作底电池,特长波长光能转变为电能。由于更加充分地利用了阳光的谱域,异质叠层阳电池应有更高的光电转挟效率,同时具有抑制光致麦退的效果。
形成异质叠层太阳电池的材料的带隙必须有恰当的匹配才可能获得最侄的效果。目前流的非晶硅铐为基础的异质叠层太阳电池较好的匹配带隙分别为1.8eV、1.6eV、1.4eV。除匹配带隙的要求外,组成叠层太阳电池的各子电池中先电流应基本相等;子电池之间的P/N应为高透光高电导的隧道结。
4.新材料探索
探索的宽带隙材料主要有,非晶硅碳、非晶硅氧、微晶硅、微晶硅碳等。这些材料主要于窗口层。顶电池的1层主要是宽带隙非晶硅和非晶硅碳。最受重视的窄带隙材料是非硅锗。改变硅锗合金中锗含量,材料的带隙在1.leV到1.7eV范围可调。硅与锗的原子小下一,成键键能不同。非晶硅锗膜通常比非晶硅缺陷更多。膜中硅与锗原子并不是均匀合分布的。氢化时,氢择忧与硅键合。克服这些困难的关键是,采用氢稀释沉积法和掺氟。些材料的光电子特性可以做得很好。但氢含量通常偏高,材料的光致衰退依然存在。叠层构在一定程度上抑制了它对电池性能的影响。
5.新技术探索
为了提高非晶硅太阳电池的初始效率和光照条件下的稳定性,人们探索了许多新的材料恰工艺。比较重要的新工艺有:化学退火法、脉冲虱灯光照法、氢稀释法、交替淀积与氢卫法、掺氟、本征层掺痕量硼法、等。此外,为了提高a-Si薄膜材料的掺硼效率,用二基硼代替二乙硼烷作掺杂源气。为了获得a-Si膜的高淀积速率,采用二乙硅炕代替甲硅烷作源气。
所谓化学退火,就是在一层一层生长a一Si薄膜的间隔,用原子氢或激活的Ar、He原子来处理薄膜,使表面结构弛豫,从而减少缺陷和过多的氢,在保证低隙态密度的同时,降低做衰退效应,这里,化学处理粒子是用附加的设备产生的。
氢稀释法则采用大量(数十倍)氢稀释硅炕作源气淀积a-Si合金薄膜,实际上,一边米薄膜一边对薄膜表面作氢处理,原理一样,方法更简单,效果基本相当。
交替淀积与氢处理则是:重复进行交替的薄膜淀积与氢等离子体处理。这是上述两种方以结合。脉冲氖灯光照法是在一层一层生长a-Si薄膜的问隔,周期地用脉冲氖灯光照处嘟膜表面,稳定性有显著提高。在制备a-Si的源气中加入适量的四氟化硅就可实现a-Si以.掺氟使畦网络结构更稳定。本征8si呈弱N型,掺入痕量硼可将费来能级移向带隙中央,既可提高光灵敏度又可减少先致衰退。
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