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《郑州大学》 2005年
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硅基太阳能电池陷光材料及陷光结构的研究

王海燕  
【摘要】:降低光伏系统的成本首先要降低组件成本,而要降低组件成本首先要降低材料成本,特别是晶硅材料成本。即一是提高光电转换效率,二是薄膜化(或薄层化、薄片化)。太阳能电池厚度减小时,由于透射光引起的损失随着厚度的减小而增大,对于间接禁带材料硅来说,这种损失比直接禁带材料的大。 电池中光损失主要来源于以下三方面:①表面反射的损失;②进光面电极材料的覆盖面积对入射光总能量的损失;③由于电池厚度过薄而造成的透射损失。 针对光损失引入的陷光结构包括:①电池进光面减反,一般常采用蒸镀减反膜或表面织构;②光线射入电池体内后,增加光在吸收层的路径。例如,使吸收层的折射率大于其上下层织构材料以及加强背反射,使没有吸收的光再次返回电池吸收层,进行二次吸收;③尽量减少进光面栅线电极覆盖的面积,同时以能将光生电流最大限度的输出。计算表明:由于长波光子的低吸收率,材料薄至50μm时,电池的光电流密度随着减小。从光程计算出发来设计高收集效率的陷光结构,可使这种减小得以补偿。 目前国际上晶体硅太阳能电池厚度一般在50μm以上,陷光措施主要采取蒸镀减反膜或在表面制备绒面,单从减反效果上,绒面优于减反膜,因此,晶体硅电池中采用绒面技术是提高电池效率的措施之一。①单晶硅绒面电池的表面常采用碱腐蚀方法在表面构造金字塔结构;②多晶硅电池目前国际上大规模生产时,电池表面减反一般只采用Si_3N_4减反膜的方法。多晶硅绒面电池实验室效率虽已达到16.8%以上,但多晶硅绒面技术还没有广泛地应用于大规模生产,关键在于如何控制多晶硅绒面微结构的均匀性、稳定性和界面接触。 硅基薄膜太阳能电池在陷光上仅采用表面减反是不够的,常采用的陷光结构是:织构透明电极及背表面增反膜等。因此对透明电极材料的研究是很必要的。目前绒面SnO_2透明导电玻璃已产业化,但以此为衬底通过PECVD制备μc:Si:H薄膜时,在氢等离子体中SnO_2膜不稳定,易被还原变黑。而ZnO膜在氢等离子体中具有较好的稳定性,且渗杂ZnO薄膜的性能已可以与ITO和SnO_2薄膜相比。因此,在μc:Si:H薄膜太阳能电池中,采用ZnO:Al膜作为透明电极材料已成为趋势。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TM914.4

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【参考文献】
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