砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(7)

<正>2014年,天津三安光电公司报道,他们成功研发了晶格应变三结叠层GaInP/GaInAs/Ge高倍聚光电池,并进行了规模生产,聚光电池效率达到40%~41%。在青海神光格尔木建立了50 MW高倍聚光光伏电站,在青海日芯建立了60 MW高倍聚光光伏电站~([29])。3.3.3反向应变GaInP/GaAs/GaInAs三结叠层聚光电池改善GaInP/GaAs/Ge叠层电池能带匹配的     

砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(1)

介绍以直接带隙Ⅲ-Ⅴ族材料为主体的多结叠层聚光太阳电池的特性和研发进展。据报道,三结叠层GaInP/GaAs/Ge太阳电池已成为空间能源的主力军,四结叠层GaInP/GaAs/GaInPAs/GaInAs聚光太阳电池的效率已达46.5%。在不远的将来,实现高效(50%)、低成本的Ⅲ-Ⅴ族多结叠层聚光电池是有现实可能的。     

砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(4)

<正>进一步提高太阳电池效率最现实、最有效的途径是形成多结叠层聚光电池。这里以三结叠层电池为例来说明叠层电池的工作原理。选取3种半导体材料,如Ga In P、Ga In As和Ge,它们的带隙依次为Eg1=1.7 e V、Eg2=1.18 e V和Eg3=0.67e V,Eg1Eg2Eg3,将这3种材料分别制备出3个子电池,然后按Eg的顺序,从大到小将这3个     

温度和光强对聚光硅太阳电池特性的影响研究

利用恒压频闪式I-V曲线测试仪研究分析温度和光强对聚光硅电池特性参数的影响。研究发现,聚光硅电池开路电压V_(oc) 的温度系数随聚光比升高不断降低,从1倍聚光比的-1.97 m V/K降低到30倍聚光比的-1.71 m V/K,和其理论计算值吻合较好;和普通单晶硅电池开路电压V_(oc) 温度系数相比,该电池的要小,上述说明聚光硅电池在聚光下工作有利于其在较高温度下操作。聚光硅电池填充因子和效率均随温度升高而降低;由于串联电阻影响,该电池效率随聚光比的增大先增后减,适合在小于20倍聚光比下的系统中工作。可进一步优化该电池金属栅线覆盖率和阻值引起的功率损失以提高其适合应用的聚光比。     

砷化镓基系III-V族化合物半导体太阳电池的发展和应用(9)

正4.3半导体键合技术(SBT)制备的四~五结叠层聚光电池2014年9月,德国Fraunhofer太阳能系统研究所等单位报道,他们采用SBT研制的四结叠层GaInP/Ga As//GaInPAs/GaInAs聚光电池在324倍AM 1.5D光强下,达到了当前国际最高电池效率46.5%(5.42 mm~2)~[2]。四结电池分两步制备。首先在GaAs(晶格常     

砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(6)

<正>1997年Olson等提出采用Ga_(1-x)In_xN_(1-y)As_y四元系材料来研制第三结子电池,因为这是化合物半导体材料中,唯一一种可通过调节x、y值(Ga_(0.93)In_(0.07)N_(0.023)As_(0.977)),既能得到约1 eV的带隙,又与GaAs晶格匹配的材料[24]。但是,带隙为1 eV的窄带隙Ga_(1-x)In_xN_(1-y)As_y材料的质量差,与N相     

常规太阳电池聚光特性实验

为进一步开发常规电池的聚光光伏系统,采用光强大范围可调的恒光强单脉冲太阳电池测试系统,对室温下聚光强度为1～10kW／m~2和恒定光强下15～110℃条件下常规太阳电池的特性进行了试验测试。结果表明,室温下常规太阳电池的最佳工作点电压V_m和光功率放大系数a随入射光强增加呈现先增后降的趋势,并且串联电阻小的电池下降速度慢,串联电阻大的电池下降速度快；温度对晶体硅太阳电池的工作电压和输出功率相当敏感；在严格控制太阳电池工作温度的条件下,串联电阻小的电池在较宽的聚光范围内可以获得良好的使用效果。     

砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(3)

<正>2GaAs单结太阳电池2.1 AlxGa1-xAs/GaAs单结太阳电池在上世纪60年代,人们由Ga As材料的优良性质预见到,GaAs太阳电池能获得高的转换效率。但是初期用研制Si太阳电池的扩散p-n结方法来研制GaAs太阳电池并未获得成功。原因是GaAs材料的表面复活速率大,大部分光生载流子被表面复合中心复活,不能形成光生电流。     

砷化镓基系Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池的发展和应用(2)

<正>1 Ga As材料和太阳电池的特点以Ga As为代表的III-V族化合物半导体太阳电池为什么能取得高效率呢?这与它们材料的特性,以及所构成的太阳电池器件的结构有关。1)Ga As是一种典型的III-V族化合物半导体材料,具有与Si相似的闪锌矿立方晶系结构,不同的只是Ga和As原子交替占位。Ga As具有直接能带隙,其带隙宽度Eg为1.42 e V(300 K),     

砷化镓基系Ⅲ-V族化合物半导体太阳电池的发展和应用(8)

正4 Ⅲ-V族化合物电池研发的新动向4.1含Ga In NAs(Sb)晶格匹配的三~五结叠层聚光电池前文介绍在研发与Ga As晶格匹配的1 e V带隙的Ga In NAs材料时遇到了困难,这一问题在2011年终于取得了突破。据Solar Junction公司报道,他们制备了高质量的稀N含量Ga In NAs(Sb)分子束外延材料,并成功研制了Ga In P/Ga As/Ga In NAs(Sb)三结叠层电池。经     

三结砷化镓聚光太阳电池电学特性的研究与仿真

聚光太阳系统将多结太阳电池与聚光器组合在一起,具有较高转换效率。本文基于单二极管模型等效电路,建立三结聚光Ga In P/Galn As/Ge叠层太阳电池的数学模型,研究不同聚光倍数下(200~1000X)电池的电学特性,并与实测值进行对比。结果表明:其开路电压、短路电流和电池功率随聚光比的逐步增大而增加,而电池效率随聚光比的升高呈先增后减趋势。实测值均小于理论值,计算误差随聚光比的增加而变大,最大计算误差不超过7.5%。     

聚光硅太阳电池的室外高光强测试

本文介绍了聚光硅太阳电池室外高光强测试仪的基本结构及使用方法,并讨论了测试数据的处理方法和温度对聚光硅太阳电池高光强测试的影响。     

简易聚光双面太阳电池

普通太阳电池只有正面受光才有电输出,而背面不受光,即使受光也没有电输出,故这种电池也可称为单面太阳电池。而试验中的简易聚光双面太阳电池,正面和背面能同时受光,并均有电输出。它收集到的光能为一般光电池的两倍多,电输出也提高近两倍。即使阳光较弱,它借助反射镜的作用,仍能供电。双面太阳电池制造方法与普通电池基本相同,图1是其结构示意图,图2是单体电池的剖面图。简易聚光双面太阳电池组件可做成折     

聚光条件下太阳电池的热电特性分析

为了为进一步开发聚光光伏发电系统提供指导和依据，建立了聚光光伏发电系统的数学模型，然后对不同聚光光伏发电系统方案的热电特性进行了计算，分析了串联内阻和换热系数对系统性能的影响。结果表明，在特定的串联内阻下，太阳电池的峰值功率首先随光强的升高而直线升高，升高到一定程度后曲线变得平缓。曲线的拐点随串联内阻的降低而升高。换热系数越高，系统的性能越好，而且随着光强的升高，换热系数的影响越来越显著。     

聚光太阳电池

美国新墨西哥州桑地亚国家实验室的研究人员最近设计出一种聚光太阳电池,面积约40000m~2的这种电池,所发电力足够供一座300户居民的城镇在照明和无线电用电方面的需要,但并不增加电费开支。科学家认为,这种聚光电池组件朝光电技术商业化迈出     

薄膜太阳电池系列讲座(8) CIGS薄膜太阳电池(下)

③柔性CIGS电池的卷-卷(Roll-to-Roll)制备工艺CIGS薄膜电池制备在柔性衬底上,使其可能采用卷绕式(Roll-to-Roll)生产工艺。几百米甚至上千米长的电池一次完成[9],卷对卷工艺可降低设备造价和占地面积,同时有效提高生产效率。卷对卷工艺设备局部示意图如图16所示。在CIGS薄膜电池工艺流程中,在分切成外联要求的单个电池     

聚光多结太阳电池电极优化设计

通过分析太阳电池串联电阻r_s的组成,研究受光面平行栅状电极线宽W_L、间距W_s对电池填充因子FF及短路电流I_(sc)的影响。结果表明:相同电极线宽及厚度下,减小电极间距可提高填充因子,但同时会降低短路电流,因此需设计合理的电极间距,使填充因子与短路电流乘积最大;在相同电极厚度及电极遮光面积的前提下,减小电极线宽,可大幅缩小电极间距,从而在保证相同电极遮光面积(即相同短路电流)的前提下大幅提高填充因子。实验研究的聚光型GaInP/GaInAs/Ge多结电池在1000倍聚光条件下,电池填充因子为88.1%,光电转换效率为39.58%。     

一种高倍聚光光伏系统中太阳电池冷却的实验研究

针对高倍聚光光伏系统电池片发电效率受温度制约的问题,设计并搭建一个双轴跟踪的碟式聚光光伏发电系统,并进行户外实验。系统采用两相闭式虹吸热管为三结Ga In P/Ga In As/Ge太阳电池进行散热。研究结果表明:在聚光比为150,蒸汽饱和温度为343.2 K的工况下,热管中水的充注率为30%时,电池片温度与热管蒸发端平均温度最低;在充注率为30%,蒸汽饱和温度为343.2 K的工况下,随着聚光比的增大,电池和蒸发端的平均温度也随之增大;同时,电池片与蒸发端底部的温差较大,特别是在高倍数聚光工况下。所收集的数据可对碟式聚光光伏系统散热问题的研究提供一定的参考价值。     

背表面场聚光硅太阳电池测试结果和理论预测的比较

研制成功了基体电阻率为1Ω-Cm的n~ -p-p~ (背表面场)聚光硅太阳电池。用电压叠加法原理,借助于计算机获得了电池在1—100个太阳(一个太阳为AM1光强——100mW/cm~2)下的开路电压、高低结电压、基区电压、短路电流密度和效率的理论数值。电池在1—65个太阳下测试得到的结果和计算机提供的理论数值一致。电池在30个太阳下的效率达到18.8％,在65个太阳下达到15.1％。测得电池的电压温度系数为1.995mV/℃。本文强调了1Ω-cm n~ -p-p~ 聚光硅太阳电池对提高聚光方阵性能的意义。