聚光多结化合物太阳电池090531

1聚光型多结化合物太阳电池Xinghun12012009年5月31日[e-mail]2太阳电池研究背景、应用及进展太阳电池工作原理太阳电池性能参数及其影响因素模拟太阳电池外延和器件制备空间与地面聚光型太阳电池的特性比较主要内容3太阳电池研究背景、应用及进展太阳电池工作原理太阳电池性能参数及其影响因素太阳电池外延和器件制备空间与地面聚光型多结太阳电池的特性比较主要内容41839年，法国科学家贝克雷尔发现¡光伏效应¡（光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差的现象）1954年，美科学家恰宾和皮尔松首次制成实用单晶硅太阳能电池，诞生将太阳能转换为电能的实用光伏发电技术，效率为6%1954，韦克尔发现砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉淀硫化镉薄膜，制成第一块薄膜太阳能电池。1957年，硅太阳能电池效率为8%。1958年，太阳能电池首次在太空应用。1995年，高效聚光多结太阳电池效率达到32%。1996年以来，世界光伏发电高速发展，应用范围越来越广，尤其是光伏技术的屋顶计划，为光电展现无限光明的前途。光伏发电发展历史5当今社会可持续发展所面临的两大难题新型环保能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的技术领域能源环境6新能源的利用情况新能源：太阳能、水能、风能、地热和生物质能目前年使用量实际潜力理论潜力水电950147生物能源502762000太阳能0.115753900000风能0.126406000单位：千兆兆焦耳。目前全球能源年总需求约为400千兆兆焦耳。太阳能：唯一的兆兆瓦量级再生能源！7国家的太阳能政策太阳能电池是新型清洁能源，取之不尽用之不竭，分布广泛。我国已出台了《可再生能源发展十一五规划》和《可再生能源中长期发展规划》《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》提出大力发展太阳能发电技术2009年3月23日，财政部关于印发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的通知8太阳能的应用太阳能电池是太阳能利用的重要途径9太阳能电池分类及性能比较三代太阳电池：第一代(晶体太阳电池)Si太阳电池III-VGaAs太阳电池第二代(薄膜太阳电池)CIGS-based太阳电池CdTe太阳电池α-Si太阳电池第三代太阳电池新型高效太阳电池（多结、聚光、量子点）10太阳能电池分类及性能比较种类材料太阳能单电池效率太阳能电池模块效率主要制备方法优点缺点硅系太阳能电池单晶硅15~24%13~20%表面结构化发射区钝化分区掺杂硅系中效率最高，技术成熟工艺繁琐成本高多晶硅10~17%10~15%化学气相沉积法液相外延法溅射沉积法无效率衰退问题成本远低于单晶硅效率低于单晶硅非晶硅8~13%5~10%反应溅射法PECVD法LPCVD法成本较低转换效率较高稳定性不高11太阳能电池分类及性能比较种类材料单电池效率模块效率主要制备方法优点缺点化合物薄膜太阳能电池砷化镓19~32%23~30%MOVPE和LPE技术效率较高易于规模生产原材料有剧毒碲化镉10~15%7~10%铜铟硒10~12%8~10%真空蒸镀法和硒化法价格低廉性能良好工艺简单原材料来源比较有限纳米晶化学太阳能电池8~11%~8%溶胶凝胶法水热反应溅射法成本低廉工艺简单性能稳定聚合物多层修饰电极型太阳能电池3~5%处于研发当中易制作材料广泛成本低寿命短12太阳能电池最高效率发展历程41.1%46%？40.8%13聚光多结太阳电池发电成本R.R.King,InternationalConferenceonSolarConcentratorsfortheGenerationofElectricityorHydrogen,1-5May2005,Scottsdale,Arizona电池片模块跟踪系统平衡系统功耗光伏系统年发电能力回收周期发电成本14太阳电池研究背景、应用及进展太阳电池工作原理太阳电池性能参数及其影响因素模拟太阳电池外延和器件制备空间与地面聚光型多结太阳电池的特性比较主要内容15太阳能16太阳能17太阳电池材料18太阳电池工作原理接触光照供电19太阳电池的品质因子20多结太阳能电池21半导体禁带宽度和晶格常数TJGaInP/InGaAs/Ge三结太阳电池22太阳电池研究背景、应用及进展太阳电池工作原理太阳电池性能参数及其影响因素模拟太阳电池外延和器件制备空间与地面聚光型多结太阳电池的特性比较主要内容23光生载流子收集概率24量子效率25多结电池的光谱响应26三结叠层太阳电池等效电路典型三结太阳电池结构三结太阳电池等效电路27太阳光谱/光子通量ASTMG173Spectra28Ge底电池光生电流与表面复合速度29GaInAs中电池光生电流与表面复合速度30GaInP顶电池光生电流与表面复合速度31I-V特性与表面复合速度32I-V特性与顶电池基区厚度33I-V特性与顶电池发射极厚度34I-V特性与顶电池发射极掺杂浓度35I-V特性与顶电池基区掺杂浓度36I-V特性与中电池基区掺杂浓度37I-V特性与串联电阻38I-V特性与并联电阻39电流电压特性40太阳电池研究背景、应用及进展太阳电池工作原理太阳电池性能参数及其影响因素太阳电池外延和器件制备空间与地面聚光型多结太阳电池的特性比较主要内容41材料外延42材料表征¡¡SIMS43材料表征¡¡XRD44材料表征¡¡TEM45多结电池器件工艺46减反射膜AR47I-V特性，光谱响应48太阳电池研究背景、应用及进展太阳电池工作原理太阳电池性能参数及其影响因素模拟太阳电池外延和器件制备空间与地面聚光型多结太阳电池的特性比较主要内容49AM0与AM1.550AM0与AM1.551高倍聚光电池面临的挑战?非均匀性照射?局部热效应?聚光器对光谱的更改?电流匹配与太阳辐照?隧穿结和串联电阻52高倍聚光电池特性53高倍聚光电池特性54高倍聚光电池特性55Theend