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薄膜太陽能電池硅材料:現(xiàn)今太陽電池的主導(dǎo)材料

鉅大LARGE  |  點擊量:1386次  |  2018年08月13日  

薄膜太陽能電池硅材料是現(xiàn)今太陽電池的主導(dǎo)材料,在成品太陽電池成本份額中,硅材料占了將近40%,而非晶硅太陽電池的厚度不到1μm,不足晶體硅太陽電池厚度的1/100,這就大大降低了薄膜太陽能電池制造成本,又由于非晶硅太陽電池的制造溫度很低(-200℃)、易于實現(xiàn)大面積等優(yōu)點,使其在薄膜太陽電池中占據(jù)首要地位,在制造方法方面有電子回旋共振法、光化學(xué)氣相沉積法、直流輝光放電法、射頻輝光放電法、濺謝法和熱絲法等。特別是射頻輝光放電法由于其低溫過程(-200℃),易于實現(xiàn)大面積和大批量連續(xù)生產(chǎn),現(xiàn)成為國際公認(rèn)的成熟技術(shù)。在材料研究方面,先后研究了a-SiC窗口層、梯度界面層、μC-SiCp層等,明顯改善了電池的短波光譜響應(yīng).這是由于a-Si太陽電池光生載流子的生成主要在i層,入射光到達(dá)i層之前部分被p層吸收,對發(fā)電是無效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更寬的光學(xué)帶隙,因此減少了對光的吸收,使到達(dá)i層的光增加;加之梯度界面層的采用,改善了a-SiC/a-Si異質(zhì)結(jié)界面光電子的輸運特性.在增加長波響應(yīng)方面,采用了絨面TCO膜、絨面多層背反射電極(ZnO/Ag/Al)和多帶隙疊層結(jié)構(gòu),即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al結(jié)構(gòu).絨面TCO膜和多層背反射電極減少了光的反射和透射損失,并增加了光在i層的傳播路程,從而增加了光在i層的吸收.多帶隙結(jié)構(gòu)中,i層的帶隙寬度從光入射方向開始依次減小,以便分段吸收太陽光,達(dá)到拓寬光譜響應(yīng)、提高轉(zhuǎn)換效率之目的。在提高疊層電池效率方面還采用了漸變帶隙設(shè)計、隧道結(jié)中的微晶化摻雜層等,以改善載流子收集。

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