你知道由不同帶隙寬度的亞電池組成的疊層太陽(yáng)能電池嗎?
什么是疊層太陽(yáng)能電池?隨著全球多樣化的發(fā)展,我們的生活也在不斷變化著,包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品,那么你一定不知道這些產(chǎn)品的一些組成,比如疊層太陽(yáng)能電池。
由具有不同帶隙寬度的子電池組成的串聯(lián)太陽(yáng)能電池可以有效地增加太陽(yáng)能電池對(duì)入射光子的能量吸收,從而提高其轉(zhuǎn)換效率。本文綜述了光伏性能以及復(fù)合疊層太陽(yáng)能電池,硅疊層太陽(yáng)能電池,聚合物疊層染料敏化疊層太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池等各種疊層光伏器件的研究進(jìn)展,提出了提高串聯(lián)轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)措施。太陽(yáng)能電池。
太陽(yáng)能電池的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段?;诠杈牡谝淮?yáng)能電池在技術(shù)發(fā)展中已經(jīng)成熟,但是單晶硅的純度要求為99.999%。高生產(chǎn)成本使人們以犧牲電池轉(zhuǎn)換率為代價(jià)來(lái)開(kāi)發(fā)薄膜太陽(yáng)能電池。
近年來(lái),太陽(yáng)能光伏技術(shù)發(fā)展迅速。單晶硅和多晶硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)商業(yè)化,復(fù)合太陽(yáng)能電池,聚合物太陽(yáng)能電池和染料敏化太陽(yáng)能電池也正在開(kāi)發(fā)中。光伏技術(shù)的發(fā)展歷史證明,要提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率,必須考慮以下兩個(gè)方面。另一方面,提高了光伏材料的性能和光伏器件的結(jié)構(gòu),并且減少了電池中光載體的各種能量損失。如果將具有不同帶隙寬度的電池組合成串聯(lián)太陽(yáng)能電池,則每個(gè)子電池可以吸收與其自身帶隙寬度匹配的光子能量,從而擴(kuò)大了太陽(yáng)吸收范圍并大大提高了轉(zhuǎn)換效率。
第二代太陽(yáng)能電池基于薄膜材料。薄膜技術(shù)比晶體硅太陽(yáng)能電池所需的材料少得多,并且易于實(shí)現(xiàn)大面積電池的生產(chǎn),從而可以有效地降低成本。薄膜電池主要包括非晶硅薄膜電池,多晶硅薄膜電池,碲化鎘和銅銦硒薄膜電池,其中多晶硅是最好的材料??ㄖZ太陽(yáng)能光伏轉(zhuǎn)換率的上限為95%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)能電池的33%的理論上限,這表明太陽(yáng)能電池的性能仍有很大的發(fā)展空間。第三代太陽(yáng)能電池具有以下條件:薄膜,高轉(zhuǎn)換效率,豐富的原材料和無(wú)毒。
串聯(lián)太陽(yáng)能電池作為最有前途的第三代太陽(yáng)能電池,正在取得重要進(jìn)展。一個(gè)重要的研究方向是提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率并降低生產(chǎn)成本。為了進(jìn)一步提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率,有必要注意復(fù)合串聯(lián)太陽(yáng)能電池,進(jìn)一步改善其隧道結(jié)特性,優(yōu)化子電池的材料組成,生產(chǎn)出具有良好電流匹配的復(fù)合材料。 高晶格匹配和帶隙匹配疊層太陽(yáng)能電池。
第三代光伏電池綜合考慮了各種能量閾值,低成本的制備方法和豐富的無(wú)毒原材料,從而更輕松地降低了每瓦成本。層壓設(shè)計(jì)是目前最先進(jìn)的技術(shù),可以通過(guò)改善光收集系統(tǒng)或降低成本或優(yōu)化膜設(shè)計(jì)以提高效率來(lái)降低每瓦成本。但是,該技術(shù)的穩(wěn)定性不是很好。中頻帶和上轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能電池的應(yīng)用還為時(shí)過(guò)早,但是它們?cè)谑褂帽∧げ牧蟻?lái)提高轉(zhuǎn)換效率和改善光譜穩(wěn)定性方面具有巨大潛力。盡管在太陽(yáng)能電池中應(yīng)用碰撞電離和熱載流子概念可以大大降低每瓦成本,但在這兩種技術(shù)中仍需要解決許多理論問(wèn)題。
進(jìn)一步優(yōu)化硅基串聯(lián)太陽(yáng)能電池的本征層厚度,摻雜濃度和中間層材料,以找到最合適的材料和工藝參數(shù),以提高串聯(lián)太陽(yáng)能電池的性能;增加聚合物材料和有機(jī)染料的穩(wěn)定性聚合物串聯(lián)太陽(yáng)能電池和染料敏化串聯(lián)太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性。隨著串聯(lián)太陽(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展,串聯(lián)太陽(yáng)能電池有望在不久的將來(lái)成為光伏產(chǎn)業(yè)的主流。
第三代光伏電池結(jié)合了第一代和第二代太陽(yáng)能電池的優(yōu)點(diǎn),克服了第一代太陽(yáng)能電池的高成本和第二代薄膜太陽(yáng)能電池的低轉(zhuǎn)換效率,并且具有豐富的原材料材料無(wú)毒,性能穩(wěn)定。耐用性和對(duì)環(huán)境無(wú)害的優(yōu)點(diǎn)將在未來(lái)的光伏市場(chǎng)中具有良好的發(fā)展前景。在研究和設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須存在此類(lèi)問(wèn)題,這要求我們的科研工作者不斷總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn),以促進(jìn)產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新。