异质结太阳能电池是一种新型的太阳能电池技术,以下是关于它的介绍及原理:
异质结太阳能电池介绍
1、定义:异质结太阳能电池是由非晶硅和晶体硅材料制成的太阳能电池,它结合了晶体硅和非晶硅的优势,具有转换效率高、工艺简单等优点。
2、发展历程:该电池最早由美国贝尔实验室于1974年研制成功,当时其光电转换效率为5%左右,随着技术的不断进步,转换效率逐步提高,目前实验室最高认证转换效率已达到26.81%。
3、制造流程:主要包括晶圆加工、湿法化学处理、核心层沉积、TCO沉积、金属化等步骤,核心层沉积是形成异质结的关键环节,通常需要在晶体硅基层的两侧分别沉积本征非晶硅层和掺杂非晶硅层(P型或N型)。
异质结太阳能电池原理
1、光吸收产生载流子对:当太阳光照射到太阳能电池表面时,光子的能量被半导体材料吸收,激发出电子-空穴对,即光生载流子,在异质结太阳能电池中,晶体硅作为主要的光吸收材料,对光子进行吸收并产生大量的电子-空穴对。
2、载流子传输与分离:由于晶体硅和非晶硅之间存在着能带差异,光生载流子会在这两种材料的交界面处发生扩散和分离,在N型单晶硅为衬底的电池中,受磷原子掺杂的影响,硅片呈电阳性,而与硅片接触的非晶硅呈电阴性,两者接触后会形成内电场,在内电场的作用下,电子会从硅向非晶硅移动,而空穴则从非晶硅向硅移动,从而实现了光生载流子的有效分离。
3、载流子的收集与传输:经过分离后的载流子需要被有效地收集和传输,才能形成电流,在异质结太阳能电池中,通常会在电池的上下表面制备透明导电氧化物薄膜(TCO),它可以作为电极材料,将分离后的电子和空穴收集起来,并传输到外部电路中,电池内部的掺杂层也有助于载流子的传输,提高电池的性能。
异质结太阳能电池是一种高效、稳定的太阳能电池技术,其独特的结构使其具有较高的转换效率和较低的生产成本,随着技术的不断进步和市场的不断扩大,异质结太阳能电池将在未来的能源领域发挥越来越重要的作用。