TA的每日心情 | 开心 2017-4-3 16:51 |
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本帖最后由 云汉 于 2012-3-18 21:51 编辑 ( [) g+ o* s6 E1 I, g
" `6 g7 f: y$ c1 m I0 R w目前占最大份额的薄膜太阳能电池是非晶硅太阳能电池,通常为pin结构电池,窗口层为掺硼的p 型非晶硅,接着沉积一层未掺杂的i 层,再沉积一层掺磷的n 型非晶硅,然后镀制背电极。& r5 T6 a! x7 A) M9 c7 W
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一个简单的非晶硅太阳能电池剖面示意图如后所示:" X0 U5 V% u3 W- p6 B/ J
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非晶硅电池一般采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 等离子增强型化学气相沉积)方法使高纯硅烷等气体分解沉积而成。此种制作工艺,可以在生产中连续完成,以实现大批量生产。由于沉积分解温度低,所以可在平板玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料膜上沉积非晶硅薄膜,易于大面积化生产,成本较低。在玻璃衬底上制备的非晶硅基太阳能电池的典型结构为:Glass / TCO / p-a-Si:H / i-a-Si:H / n-a-Si:H/TCO/Al。* P% s- P% ^$ X3 L$ h% M
为了提高电池的转换效率可以制备双结电池,即在第一个pin层之后再制备第二个pin层。非晶硅电池的光电效率会随着光照时间的延续而衰减,即所谓的光致衰退S一W效应,使得电池性能不稳定。解决这些问题的途径就是制备叠层太阳能电池,叠层太阳能电池是由在制备的p、i、n层单结太阳能电池上再沉积一个或多个p-i-n子电池制得的。
f5 Q2 _* Y5 u* E0 V3 \叠层太阳能电池提高转换效率、解决单结电池不稳定性的关键问题在于:
! L9 W# \% U1 W8 | ^, Z①它把不同禁带宽度的材科组合在一起,提高了光谱的响应范围;$ ]0 X+ K a2 W& j" x% X8 @; P
②顶电池的i层较薄,光照产生的电场强度变化不大,保证i层中的光生载流子抽出;1 h: E' ]) I: \: E$ H. z5 Z: P, Z
③底电池产生的载流子约为单电池的一半,光致衰退效应减小;8 N& O! o( ~4 _4 d- l$ w) n6 d
④叠层太阳能电池各子电池是串联在一起的。
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非晶硅太阳电池的制造技术同半导体技术相似, 在实际应用上会把单一的非晶硅太阳能电池与相邻的电池串联,做成一体成型的太阳能电池板,因此太阳能电池的内部导线的连接相对的稳定可靠。如下图所示:
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当非晶硅太阳能电池完成后,可以在金属铝的一面以EVA (乙烯/醋酸乙烯脂共聚物 Ethylene Vinyl Acetate)为黏着剂,再接合一片玻璃。形成了两面是玻璃中间是太阳能电池的结构。如下图所示:
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{6 u9 n" ~0 H! D: N" A同时为了进一步提高硅薄膜电池的转换效率,继续进行开发三结硅薄膜太阳电池,利用三结太阳电池分层吸收光的特点,减* G9 W: L0 c. x$ h& A
少光子能量在吸收过程中的损失,提高太阳光的利用率。+ S6 }$ J; e. G$ Y l+ h
电池结构设计:三节硅薄膜电池有两种,即非晶硅/非晶锗硅/非晶锗硅(a-Si/a-SiGe/a-SiGe)和非晶硅/非晶锗硅/微晶硅$ {. J, V# F$ M% {% H, j
(a-Si/a-SiGe/uc-Si)。+ g9 B& H* j9 Z" v; h/ W) C
以下为非晶硅/非晶锗硅/微晶硅太阳电池的示意图,把最下面一层的微晶硅子电池层做成非晶锗硅电池即为非晶硅/非晶锗7 H6 A6 E- Z% {, O+ D
硅/非晶锗硅太阳电池。
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9 v9 Z. k5 B, C8 t三节硅薄膜太阳电池需要在制程和设备
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