太阳能电池的基本理论与工艺.ppt

4.5 串联电阻和并联电阻的分辨 * * 半导体基本概念（一） 第一百二十六页，共一百九十八页。 4.6 影响量子效率的因素 * * 半导体基本概念（一） 第一百二十七页，共一百九十八页。 4.7 电池结构与效率 * * 半导体基本概念（一） 第一百二十八页，共一百九十八页。 对于一个单结太阳能电池，假如表面反射、载流子收集、以及串并联电阻，都得到优化，他的理论最高效率：25% * * 半导体基本概念（一） 第一百二十九页，共一百九十八页。 4.7.1 材料选择 (一般是硅) 原料丰富 工艺成熟 禁带宽度略低， 间接禁带半导体，光吸收系数小，但通过陷光结构可以克服。 目前还没有找到其他材料能够代替硅。 * * 半导体基本概念（一） 第一百三十页，共一百九十八页。 4.7.2 电池厚度 (100-500微米) 具有陷光和良好表面反射层的电池，其厚度100微米，就可以了。 目前市场上，电池厚度 200～ 500微米之间，目的是生产中容易操作。 * * 半导体基本概念（一） 第一百三十一页，共一百九十八页。 4.7.3 电阻率(~1欧姆厘米) 高的掺杂浓度，可以产生高的开路电压，并降低电池串联电阻。 但是过高的掺杂浓度会降低载流子扩散长度，反过来影响载流子收集。 * * 半导体基本概念（一） 第一百三十二页，共一百九十八页。 4.7.4 扩散层 (n-type) 扩散层：负极 基底：正极 * * 半导体基本概念（一） 第一百三十三页，共一百九十八页。 4.7.5 扩散层厚度(<1微米) 大量的太阳光是在扩散层被吸收的，这一层比较薄，使得更多的光生载流子在一个扩散长度范围内产生，从而被pn结收集。 * * 半导体基本概念（一） 第一百三十四页，共一百九十八页。 4.7.6 扩散层掺杂浓度 扩散层的掺杂浓度要在一个适当的程度。 掺杂浓度偏高，有利于降低电阻损耗，传输光生载流子。但是会增大扩散层中光生载流子的复合，影响载流子收集。 * * 半导体基本概念（一） 第一百三十五页，共一百九十八页。 4.7.7 栅线 收集电流。 * * 半导体基本概念（一） 第一百三十六页，共一百九十八页。 4.7.8 背面电极. 背面电极和前面相比，不那么重要。但是随着电池效率的升高和电池厚度变薄，降低背面复合也是非常必要的。 * * 半导体基本概念（一） 第一百三十七页，共一百九十八页。 4.8 效率测试 * * 半导体基本概念（一） 第一百三十八页，共一百九十八页。 * * 半导体基本概念（一） 第一百三十九页，共一百九十八页。 4.2. 太阳能电池效率 * * 半导体基本概念（一） 第九十四页，共一百九十八页。 制约光电池转换效率的因素 光学损失 电学损失 串并联电阻损失3% 反射损失13% 短波损失43% 透射损失 光生空穴—电子对 在各区的复合 表面复合 （前表面和背表面） 材料复合： 复合中心复合 * * 半导体基本概念（一） 第九十五页，共一百九十八页。 4.3 光学损失 减反射层， 陷光结构，栅线变细变稀 * * 半导体基本概念（一） 第九十六页，共一百九十八页。 4.2.1减反射 减反射薄膜的 最佳折射率和厚度： * * 半导体基本概念（一） 第九十七页，共一百九十八页。 减反射 厚度 和折射率：关键参数 * * 半导体基本概念（一） 第九十八页，共一百九十八页。 不同厚度的减反射薄膜，颜色不同 * * 半导体基本概念（一） 第九十九页，共一百九十八页。 4.2.2单晶硅表面绒化 * * 半导体基本概念（一） 第一百页，共一百九十八页。 单晶硅表面绒化 * * 半导体基本概念（一） 第一百零一页，共一百九十八页。 陷光原理 1. 减少反射 2. 增加光程 * * 半导体基本概念（一） 第一百零二页，共一百九十八页。 陷光效果 * * 半导体基本概念（一） 第一百零三页，共一百九十八页。 4.2.3 背反射 since the pathlength of the incident light can be enhanced by a factor up to 4n2 where n is the index of refraction for the semiconductor(Yablonovitch and Cody, 1982). This allows an optical path length of approximately 50 times the physical devices thickness and thus