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非晶硅電池效率的提高方法

2010年09月01日 18:19 本站整理 作者:佚名 用戶評論(0
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  首先我們確定一個思路:先分析并列舉光子經(jīng)過非晶硅電池時主要損失,然后就各點得出相應(yīng)的對策以避免或減少損失。

  1.欠能和過能損失:

  即能量低于帶隙的光子和能量高出帶隙的光子。在晶硅電池里,僅這兩項損失就損失掉百分之六十幾的光照能量——相當(dāng)可觀的數(shù)字;在非晶硅電池里,這個數(shù)字應(yīng)該略有不同,但相信差不了多少,道理是一樣的。所以個人認為,把提升效率的主要注意力放在這里,在這兩項中尋找突破,那將是跳躍式的進步。

  2.串聯(lián)電阻分壓損失和并聯(lián)電阻分流損失,而串聯(lián)電阻主要是包括電極在內(nèi)的各區(qū)體電阻和各個交界面的接觸電阻--此電阻當(dāng)然越小越好;并聯(lián)電阻分流則主要是電池表面的漏電流和PN結(jié)區(qū)存在雜質(zhì)和缺陷引起的漏電流,也可以簡單的說是前、背表面復(fù)合和結(jié)區(qū)復(fù)合中心復(fù)合損失。 這一項損失也占有比較大的比重。

  3.反射損失

  4.光生載流子還未來得及被PN結(jié)分離便復(fù)合掉了

  5.暗電流分流損失。

  對策及解決方法:

  對于1.目前最常用的是多層結(jié)構(gòu),不同帶隙的材料按照從大到小的順序自上而下依次排列,高能光子被相應(yīng)的寬帶隙層吸收,低能光子被相應(yīng)的窄帶隙層吸收。由此拓寬了光譜響應(yīng)的范圍,理想的情況是,在整個從紫外到紅外光譜區(qū)域上都能得到有效的吸收。另外在這點上,本人有個設(shè)想:PIN結(jié)構(gòu)中,P、N兩層是做為“死層”而存在的,主要起提供電場的作用,而他們區(qū)域內(nèi)的載流子對光電流幾乎不起作用,那么我們能不能讓他們變成“活層”,也對光電流起貢獻,比如P、N兩層都用微晶硅或者納米硅。

  對于2. 這里涉及到多個方面:

  首先降低各區(qū)包括電子在內(nèi)的體電阻,主要是半導(dǎo)體層的電阻,那么就要求電阻率盡量小,根據(jù)半導(dǎo)體物理學(xué),室溫下,增加摻雜濃度(或者同摻雜下盡量降低工作溫度)可以減小電阻率。(但摻雜過高會引起過摻雜效應(yīng),所以要“適當(dāng)”)

  其次為減少界面處的接觸電阻,需要盡可能的減少晶格失配等問題,比如有公司用的a-SiC:H做窗口層,它和下面I層的a-Si:H 就存在著一定的晶格失配??梢钥紤]用氫化納米非晶硅做窗口層,用微晶硅或者納米硅做P和N層。

  再次,盡可能的減少表面復(fù)合和結(jié)區(qū)復(fù)合,一般的方法是H表面鈍化和H對內(nèi)部懸掛鍵的飽和,以及進可能的減少O、N 等雜質(zhì)以減少復(fù)合中心。在這點上,我個人的的想法是,使用微波電子回旋共振法代替當(dāng)前普遍使用的PECVD--兩大明顯優(yōu)勢: 一,前者是無電極放電,因而避免了因后者電極引入的雜質(zhì)。二,放電功率高,并能使H氣最大限度的離解,也極大的降低了由于H氣引入的一些缺陷態(tài),進而一定程度上抑制了S-W效應(yīng)。

  對于3. 電池上表面作成絨面的陷光結(jié)構(gòu)+增透膜;電池背面加背反射層

  對于4. 多層的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)臏p薄I層的厚度以增強電場強度,從而增強載流子的吸收

  對于5. 暗電流是光生電壓引出到外電路之后引起的“正向電流”,該如何減少本人暫不明白。

  以上是個人在學(xué)習(xí)過程中總結(jié)出的一點看法,也許有不當(dāng)之處,還請高手們指正;另外,我發(fā)此帖子也只是拋磚引玉,希望大家各抒己見,目的是我們能夠共同進步

非常好我支持^.^

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