转换效率极限与太阳电池设计原理ppt课件

1、一个本身能量高于带宽的光子产生一对或多对一个本身能量高于带宽的光子产生一对或多对电子空穴对。电子空穴对。能量阀值：能量阀值：1.124eV 300K 1.052eV 单声子辅助吸收单声子辅助吸收 0.987eV 双声子辅助吸收双声子辅助吸收自在载流子吸收自在载流子吸收晶格吸收晶格吸收最大光生电流纯硅最大光生电流纯硅51.5mA/cm2，受自在载，受自在载流子吸收的限制，要得到这样的电流，硅片的厚流子吸收的限制，要得到这样的电流，硅片的厚度需几米厚。度需几米厚。对于正常厚度的太阳电池对于正常厚度的太阳电池1mm，光的有，光的有限吸收对电流的限制远远大于自在载流子吸收对限吸收对电流的限制远远大于自

2、在载流子吸收对电流的影响。电流的影响。两个本征的复合原理：辐射复合，俄竭复合。两个本征的复合原理：辐射复合，俄竭复合。n+PWB1、低注入情况：少子的的浓度远低于电池内、低注入情况：少子的的浓度远低于电池内的多子浓度。在假设电池前、后外表复合速率的多子浓度。在假设电池前、后外表复合速率为零的情况下，俄竭复合的极限暗电流为：为零的情况下，俄竭复合的极限暗电流为：mVVWLLnqKTmVVVLWLnqKTmVVCDpqnLWanhJLnqKTVNLLWDNpqnJOCBBOCOCBBOCBBBBLOCBBBBBBBB720)/()/(730:)/tanh()/(730)/()/(cot)/()/(

3、1)/tanh()/()/(002000实验所得对于薄电池)()(/()/)(3/2(2/300BPnLOCWCCpnqJLnqKTV高注入薄电池高注入薄电池随着掺杂浓度的降低随着掺杂浓度的降低,由俄竭复合限制的由俄竭复合限制的Voc将将提高，掺杂浓度进一步降低使得电池进入高注提高，掺杂浓度进一步降低使得电池进入高注入形状入形状,此时此时Voc将处于由上式表示的饱和形状。将处于由上式表示的饱和形状。高注入情况高注入情况低注入低注入 薄电池薄电池低注入低注入厚电池厚电池俄竭复合：低注入俄竭复合：低注入n=1 高注入高注入辐射复合：低注入和高注入辐射复合：低注入和高注入 n=1缺陷复合：低注入缺陷

4、复合：低注入n=1 高注入高注入n=2最大最大FF极限：高注入薄电池极限：高注入薄电池)/() 1/()72. 0(qnKTVvvvLnvFFOCococococ3/2nVOC和和ISC 随电池厚度的变化趋势相反，所以对于转换随电池厚度的变化趋势相反，所以对于转换效率存在着一个最正确的厚度值：效率存在着一个最正确的厚度值：80m, 28.8%。1、外表反射损失、外表反射损失 10%2、外表电极遮光损失、外表电极遮光损失 515%3、不能充分吸收光的能量、不能充分吸收光的能量4、体内复合、体内复合5、外表复合、外表复合电池内的复合过程外表、体内、电池内的复合过程外表、体内、p-n结区结区决议了决

5、议了VOC的大小的大小) 1() 1()()(:2/02/01112KTqvKTqveohoieIeIIppnnnnpU结区复合SCOCCHIVRCHSsRRr/CHSHshRRr/shococsrFFvvFFFFrFFFF000)7 . 0(1)1 (Suns/Voc 准准I-V曲线，曲线， 准转换效率准转换效率Rs=0)Rs:Voc处的斜率处的斜率Rsh:Isc处的斜率处的斜率RshRs为什么太阳电池的颜色是深蓝色的？为什么太阳电池的颜色是深蓝色的？为什么需做绒面？为什么需做绒面？为什么要控制好方块电阻？为什么要控制好方块电阻？为什么要在电池反面印刷为什么要在电池反面印刷Al浆？浆？正面电

6、极栅线间的间距是如何决议的？正面电极栅线间的间距是如何决议的？为什么有时为什么有时Rs很大，且经过烧结条件不能改善？很大，且经过烧结条件不能改善？需求思索的要素：需求思索的要素： 少数载流子的搜集几率少数载流子的搜集几率 p-n结的深度结的深度 n-型发射结的横向电阻型发射结的横向电阻 衬底的掺杂衬底的掺杂 Al背场背场 n-型发射结的限制型发射结的限制 电极的设计电极的设计 光学的优化设计光学的优化设计少数载流子的搜集几率少数载流子的搜集几率eLxcef/p-n结的深度决议了少子搜集的有效性。结的深度决议了少子搜集的有效性。n-型发射结的掺杂浓度方块电阻决议了正面电极型发射结的掺杂浓度方块电

7、阻决议了正面电极栅线间的间隔。栅线间的间隔。mpmpsmplossVJSPPP122衬底掺底浓度对衬底掺底浓度对Voc, Isc的影响的影响Al背场背场添加电池反面区域的搜集几率，因此添加添加电池反面区域的搜集几率，因此添加Isc，减少，减少暗电流暗电流I0。因此添加。因此添加Voc)tanh(20LeWpLeNqDenIAiAeiNWpqnI20当当WpLe时，时，n-型发射结横电流电阻型发射结横电流电阻212SVJPmpmpstlBmpmpsmbrbFmpmpsmfrfWVJBAmPWSVJBmP11)(1)(22主栅细栅BWPSWPBsbFsf)()(主栅细栅FmpmpcfWSVJcP栅线电阻栅线电阻栅线遮光栅线遮光接触电阻接触电阻主栅的宽度：主栅线电阻呵斥的功率损耗主栅的宽度：主栅线电阻呵斥的功率损耗=由主栅线由主栅线遮光呵斥的功率损耗遮光呵斥的功率损耗10101nnnnr21212nnnnr112dn22122212221212221COSrrrrCOSrrrrR0,)(, 4/min201222202min011