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薄膜电池表面结构如何影响光伏效率?

发布时间:2021-08-03 01:04:01人气:
本文摘要:近年来,能源危机和环境污染很大地增进了光伏行业的发展。硅太阳能电池来源普遍,仍然占有着太阳能电池市场的主导地位。 降低成本和提升光电切换效率是太阳能电池研究的重点。薄膜太阳能电池是第二代太阳能电池,消耗原材料很少,一般来说厚度为1-2m,但是硅对太阳光充份吸取的光学厚度为180m,所以薄膜太阳能电池的吸取层并无法构建对光的全部吸取,导致电池的光电转换率较低。薄膜太阳能电池因为其自身厚度的问题,并不合适表面织构化,所以考虑到在其表面应用于混合陷光结构。

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近年来,能源危机和环境污染很大地增进了光伏行业的发展。硅太阳能电池来源普遍,仍然占有着太阳能电池市场的主导地位。

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降低成本和提升光电切换效率是太阳能电池研究的重点。薄膜太阳能电池是第二代太阳能电池,消耗原材料很少,一般来说厚度为1-2m,但是硅对太阳光充份吸取的光学厚度为180m,所以薄膜太阳能电池的吸取层并无法构建对光的全部吸取,导致电池的光电转换率较低。薄膜太阳能电池因为其自身厚度的问题,并不合适表面织构化,所以考虑到在其表面应用于混合陷光结构。

  混合陷光结构就是应用于正面陷光结构和背面陷光结构结合的方式强化太阳能电池的光吸收。电池正面的金属颗粒不会对光部分吸取,但电介质颗粒因为吸收系数较小,所以对光的吸取弱,完全可以忽视;背面的金属颗粒比电介质颗粒的衍射效果要好,所以在电池正面用电介质颗粒做陷光结构,背面用金属颗粒做陷光结构,通过分别优化正面电介质颗粒和背面银颗粒的频率来获得拟合的混合陷光结构。  1、分析  图1右图的是薄膜硅太阳能电池的结构示意图。

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电池正面是半径半球形TiO2颗粒,前电极是ITO导电层,吸取层是单晶硅,电池背面是八边形着半球形银颗粒的ZnO:Al背电极和一层银反射镜。太阳光从正面入射光,波长范围是400-1100nm。图2右图的是混合陷光结构电池的全光谱吸取曲线图。

其中,StructureⅠ是无陷光结构的电池,StructureⅡ是仅有正面所含TiO2颗粒的电池,StructureⅢ是仅有背面所含Ag颗粒的电池,StructureⅣ是正面所含TiO2颗粒而且背面所含Ag颗粒的电池。  图3右图的是各种有所不同陷光结构的电池比较无陷光结构的电池的吸取强化比率,可以显著显现出各种有所不同陷光结构的电池针对参照电池的吸取强化的波长范围。图4为各种有所不同陷光结构电池的短路电流密度(Jsc)图。

StructureⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ电池的Jsc值分别为13.0mA/cm2,14.5mA/cm2,15.2mA/cm2,15.5mA/cm2。相对于参照电池(StructureⅠ),其他电池的电路电流密度的增加量分别是1.5mA/cm2,2.2mA/cm2,2.5mA/cm2。


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