非晶硅太阳能电池的设计与模拟研究文献综述

 2021-12-23 20:43:59

全文总字数:2931字

文献综述

1前言在煤、石油等传统能源面临危机的情况下,具有突出优势的太阳能成为潜力巨大的洁净新能源,其优势主要体现在以下几个方面:第一,不会像矿石能源乃至核能那样产生污染气体或有毒有害废渣;第二,属于可再生资源,因此应用没有限制,不用担心资源枯竭;第三,无地域限制,随处可以利用,安全方便。

正因为如此,它的研究和发展必将成为今后人类能源发展的主要方向之一[1]。

薄膜太阳能电池的优点就在于厚度一般在几微米,而对于晶体硅来说它的厚度要在200微米左右,这样以来薄膜电池就可以大大的节省生产材料,不仅如此薄膜太阳能电池的制程还非常简单,成本较为低廉,所以在近几年里薄膜太阳能电池产业发展十分迅猛。

但是面临的问题是薄膜太阳能电池在大规模生产中转化效率只有6%左右,而这个转化效率才是晶硅太阳能电池组件的一半左右,这在一定程度上限制了它的应用范围,也大大地增加了光伏系统的成本[2]。

因此提高薄膜太阳能电池的转化效率是首要任务之一,可以考虑从降低p-n结的正向电压、减少薄膜光反射损失、提高少数载流子的寿命、减少空间电荷区的复合率、改变各区膜厚及调节其它参数来提高转换效率[3]。

2薄膜电池的发展现状在种类众多的薄膜太阳能电池中,GaAs 薄膜太阳能电池是研究较早且较为重要的化合物电池,早在 1962 年,Gobata 等就制备出第一块电池,转换效率达到 9%[4]。

GaAs 是直接带隙半导体材料,其禁带宽度为 1.42eV,光吸收系数较高且与太阳光谱相匹配,同时,具有抗辐射和工作温度范围广等优点。

GaAs 电池的理论转化效率比晶体硅电池高,其实验室单结电池转换效率可以达到 25.7%[5]。

目前,GaAs 太阳能电池主要投入空间应用。

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