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薄膜硅太阳能电池的研究状况

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2010/6/3 16:02:15   

  所属频道:  太阳能    关键词:  薄膜硅 太阳能电池

  摘要:薄膜硅太阳能电池具有广阔的前景,但是当前大规模产业化的非晶硅薄膜电池效率偏低,为了实现光伏发电平价上网,必须对薄膜硅太阳能电池进行持续的研究。本文主要总结了提高薄膜硅太阳能电池效率的主要技术与进展,如TCO技术、窗口层技术、叠层电池技术和中间层技术等,这些技术用在产业化中将会进一步提高薄膜硅太阳能电池的转换效率,进而降低薄膜硅电池的生产成本。

  一  引言

  在全球气候变暖、人类生态环境恶化、常规能源短缺并造成环境污染的形势下,可持续发展战略普遍被世界各国接受。光伏能源以其具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护性等其它常规能源所不具备的优点,被认为是二十一世纪最重要的新能源。

  当前基于单晶硅或者多晶硅硅片的晶体硅电池组件市场占有率高达90%,但是,晶体硅电池本身生产成本较高,组件价格居高不下,这为薄膜硅太阳能电池的发展创造了机遇。薄膜硅太阳能电池的厚度一般在几个微米,相对于厚度为200微米左右的晶体硅电池来说大大节省了原材料,而且薄膜硅太阳能电池的制程相对简单,成本较为低廉,因此在过去的几年里薄膜硅太阳能电池产业发展迅猛。

  但是当前大规模产业化的薄膜硅太阳能电池转换效率只有5%-7%,是晶体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,也增加了光伏系统的成本。为了最终实现光伏发电的平价上网,必须进一步降低薄膜硅太阳能电池的生产成本,因此必须对薄膜硅太阳能电池开展持续的研究,利用新的技术与工艺降低薄膜硅太阳能电池的成本。本文着重从提高薄膜硅太阳能电池的转换效率方面介绍当前薄膜硅太阳能电池的研究现状。

  二、提高薄膜硅太阳能电池效率的措施

  提高薄膜硅太阳能电池效率的途径包括:提高进入电池的入射光量;拓宽电池对太阳光谱的响应范围;提高电池的开压尤其是微晶硅薄膜太阳能电池(µc-Si)的开压;抑制非晶硅薄膜太阳能电池(a-Si)的光致衰退效应等。我们将从这几个方面介绍提高薄膜硅电池效率的方法。

  (一)提高薄膜硅太阳能电池对光的吸收

  对于单结薄膜硅太阳能电池,提高其对光的吸收将提高电池的电流密度,对电池效率将产生直接的影响。Berginski等人通过实验结合模拟给出了提高电池对光的吸收途径,如图1所示:可以看出薄膜硅电池的前电极对光的吸收、折射率的错误匹配、窗口层对光的吸收、背反电极吸收损失以及玻璃反射都会减少电池对光的吸收,因此提高电池的光吸收可从这几个方面着手。

图1 在织构ZnO表面沉积单结微晶硅薄膜太阳能电池(本征层厚度为1微米)的QE、吸收1-Rcell以及影响电池吸收的因素

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