轉換效率極限與太陽電池設計原理ppt課件

1、一個本身能量高于帶寬的光子產生一對或多對一個本身能量高于帶寬的光子產生一對或多對電子空穴對。電子空穴對。能量閥值：能量閥值：1.124eV 300K 1.052eV 單聲子輔助吸收單聲子輔助吸收 0.987eV 雙聲子輔助吸收雙聲子輔助吸收自在載流子吸收自在載流子吸收晶格吸收晶格吸收最大光生電流純硅最大光生電流純硅51.5mA/cm2，受自在載，受自在載流子吸收的限制，要得到這樣的電流，硅片的厚流子吸收的限制，要得到這樣的電流，硅片的厚度需幾米厚。度需幾米厚。對于正常厚度的太陽電池對于正常厚度的太陽電池1mm，光的有，光的有限吸收對電流的限制遠遠大于自在載流子吸收對限吸收對電流的限制遠遠大于自

2、在載流子吸收對電流的影響。電流的影響。兩個本征的復合原理：輻射復合，俄竭復合。兩個本征的復合原理：輻射復合，俄竭復合。n+PWB1、低注入情況：少子的的濃度遠低于電池內、低注入情況：少子的的濃度遠低于電池內的多子濃度。在假設電池前、后外表復合速率的多子濃度。在假設電池前、后外表復合速率為零的情況下，俄竭復合的極限暗電流為：為零的情況下，俄竭復合的極限暗電流為：mVVWLLnqKTmVVVLWLnqKTmVVCDpqnLWanhJLnqKTVNLLWDNpqnJOCBBOCOCBBOCBBBBLOCBBBBBBBB720)/()/(730:)/tanh()/(730)/()/(cot)/()/(

3、1)/tanh()/()/(002000實驗所得對于薄電池)()(/()/)(3/2(2/300BPnLOCWCCpnqJLnqKTV高注入薄電池高注入薄電池隨著摻雜濃度的降低隨著摻雜濃度的降低,由俄竭復合限制的由俄竭復合限制的Voc將將提高，摻雜濃度進一步降低使得電池進入高注提高，摻雜濃度進一步降低使得電池進入高注入形狀入形狀,此時此時Voc將處于由上式表示的飽和形狀。將處于由上式表示的飽和形狀。高注入情況高注入情況低注入低注入 薄電池薄電池低注入低注入厚電池厚電池俄竭復合：低注入俄竭復合：低注入n=1 高注入高注入輻射復合：低注入和高注入輻射復合：低注入和高注入 n=1缺陷復合：低注入缺陷

4、復合：低注入n=1 高注入高注入n=2最大最大FF極限：高注入薄電池極限：高注入薄電池)/() 1/()72. 0(qnKTVvvvLnvFFOCococococ3/2nVOC和和ISC 隨電池厚度的變化趨勢相反，所以對于轉換隨電池厚度的變化趨勢相反，所以對于轉換效率存在著一個最正確的厚度值：效率存在著一個最正確的厚度值：80m, 28.8%。1、外表反射損失、外表反射損失 10%2、外表電極遮光損失、外表電極遮光損失 515%3、不能充分吸收光的能量、不能充分吸收光的能量4、體內復合、體內復合5、外表復合、外表復合電池內的復合過程外表、體內、電池內的復合過程外表、體內、p-n結區(qū)結區(qū)決議了決

5、議了VOC的大小的大小) 1() 1()()(:2/02/01112KTqvKTqveohoieIeIIppnnnnpU結區(qū)復合SCOCCHIVRCHSsRRr/CHSHshRRr/shococsrFFvvFFFFrFFFF000)7 . 0(1)1 (Suns/Voc 準準I-V曲線，曲線， 準轉換效率準轉換效率Rs=0)Rs:Voc處的斜率處的斜率Rsh:Isc處的斜率處的斜率RshRs為什么太陽電池的顏色是深藍色的？為什么太陽電池的顏色是深藍色的？為什么需做絨面？為什么需做絨面？為什么要控制好方塊電阻？為什么要控制好方塊電阻？為什么要在電池反面印刷為什么要在電池反面印刷Al漿？漿？正面電

6、極柵線間的間距是如何決議的？正面電極柵線間的間距是如何決議的？為什么有時為什么有時Rs很大，且經過燒結條件不能改善？很大，且經過燒結條件不能改善？需求思索的要素：需求思索的要素： 少數載流子的搜集幾率少數載流子的搜集幾率 p-n結的深度結的深度 n-型發(fā)射結的橫向電阻型發(fā)射結的橫向電阻 襯底的摻雜襯底的摻雜 Al背場背場 n-型發(fā)射結的限制型發(fā)射結的限制 電極的設計電極的設計 光學的優(yōu)化設計光學的優(yōu)化設計少數載流子的搜集幾率少數載流子的搜集幾率eLxcef/p-n結的深度決議了少子搜集的有效性。結的深度決議了少子搜集的有效性。n-型發(fā)射結的摻雜濃度方塊電阻決議了正面電極型發(fā)射結的摻雜濃度方塊電

7、阻決議了正面電極柵線間的間隔。柵線間的間隔。mpmpsmplossVJSPPP122襯底摻底濃度對襯底摻底濃度對Voc, Isc的影響的影響Al背場背場添加電池反面區(qū)域的搜集幾率，因此添加添加電池反面區(qū)域的搜集幾率，因此添加Isc，減少，減少暗電流暗電流I0。因此添加。因此添加Voc)tanh(20LeWpLeNqDenIAiAeiNWpqnI20當當WpLe時，時，n-型發(fā)射結橫電流電阻型發(fā)射結橫電流電阻212SVJPmpmpstlBmpmpsmbrbFmpmpsmfrfWVJBAmPWSVJBmP11)(1)(22主柵細柵BWPSWPBsbFsf)()(主柵細柵FmpmpcfWSVJcP柵線電阻柵線電阻柵線遮光柵線遮光接觸電阻接觸電阻主柵的寬度：主柵線電阻呵斥的功率損耗主柵的寬度：主柵線電阻呵斥的功率損耗=由主柵線由主柵線遮光呵斥的功率損耗遮光呵斥的功率損耗10101nnnnr21212nnnnr112dn22122212221212221COSrrrrCOSrrrrR0,)(, 4/min201222202min011