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(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     

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%。     

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     

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     

QE测量在GaInP/GaAs叠层电池研究中的应用

该文介绍量子效率测量(QE测量)的原理以及此项技术在太阳电池研究中的应用.重点介绍QE测量在GaInP/GaAs叠层电池研究中的应用.给出了作者在美国Toledo大学进行的GaInP/GaAs叠层电池的QE测量的部分结果,并把这些结果与非晶硅(a-Si)三结叠层电池的QE测量结果进行了比较,对GaInP/GaAs叠层电池研究中的问题进行了分析,提出了改进的意见.     

基于BZO衬底的高效非晶硅及非晶/微晶硅叠层太阳电池

通过研究氢稀释对硼掺杂的硅氧材料特性的影响,制备出具有高纵向电导率(1.1×10~(-5)S/cm)、低横向电导率4.2×10~(-5)S/cm和宽带隙(2.52 eV)的p型纳米硅氧(p-nc-SiO_x:H)材料,将其作为非晶硅电池(a-Si:H)的窗口层,使短波响应得到明显提升。但由于宽带隙p-nc-SiO_x:H层的引入,使p/i界面能带失配,恶化了电池性能。因此研究p/i界面缓冲层带隙对电池性能的影响,发现提高缓冲层带隙,使电池的内建电场得到明显提升,从而提高电池的转换效率。将获得的具有高开路电压的a-Si:H电池作为顶电池应用到非晶/微晶硅叠层电池中,得到效率达12.99%的高效非晶/微晶硅叠层太阳电池。     

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。     

硅氧合金薄膜及其在高效纳米硅薄膜叠层太阳电池中的应用研究

系统研究两种不同形态的硅氧合金薄膜,用甚高频PECVD系统制备的非晶硅氧和纳米硅氧薄膜的特性,以及其在纳米硅薄膜叠层薄膜太阳电池中的应用。实验中主要通过对不同的气体流量比的优化、沉积功率和沉积压力的优化,分别制备出光学带隙约为2.1 e V,折射率约为3的a-SiO_x∶B∶H薄膜,作为非晶硅顶电池的p1层,以及带隙为2.2~2.5 e V,折射率为2.0~2.5,晶化率为20%~50%的nc-SiO_x∶P∶H薄膜,作为非晶硅/纳米硅叠层电池的中间反射层和纳米硅的底电池n2层。最后将优化后的a-SiO_x∶B∶H和nc-SiO_x∶P∶H薄膜应用到非晶硅/纳米硅薄膜叠层电池中,在0.79 m~2的玻璃基板上制备出初始峰值功率为101.1 W、全面积初始转换效率为12.8%、稳定峰值功率为87.3 W、全面积稳定转换效率为11.1%的非晶硅/纳米硅叠层电池。     

2019年中国光伏技术发展报告(2)

<正>1.3铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池的研究进展1.3.1 CIGS薄膜太阳电池的研究概况2018年,四方创能光电技术有限公司与清华大学的庄大明教授合作研发的小面积电池效率达到21.49%(有效面积为0.46 cm²)。在CIGS叠层电池方面,比利时欧洲跨校际微电子研究中心(IMEC)与德国巴登符腾堡太阳能和氢能源研究中心(ZSW)制备的串联钙钛矿与CIGS的     

两级聚光光伏系统中砷化镓电池特性的实验研究

针对一般聚光系统中光斑不均匀而导致电池性能下降的问题,设计并搭建了具有二级聚光器的碟式聚光光伏发电系统,介绍了系统的结构及工作原理,进行了户外实验。在相同聚光比条件下(150X),与单级聚光系统相比,三结砷化镓光伏电池的平均峰值功率为1.515 W/cm2,平均效率为29.29%,平均峰值功率和平均效率分别提高了23.32%和9.12%。     

高聚光条件下砷化镓光伏电池特性的实验研究

设计并搭建了一种碟式聚光光伏发电系统,介绍了系统的结构,阐述了系统工作原理,并对其进行了户外实验研究。根据实验结果,该碟式聚光光伏系统的几何聚光倍数为150倍,其峰值功率为1.5315W/cm2,平均效率为26.58%,电池平均工作温度为46.875℃。太阳直接辐射强度和电池温度是影响三结砷化镓光伏电池性能的主要因素。与现有的单晶硅光伏电池片相比,三结砷化镓聚光光伏电池具有转换效率高、电学性能好等特点,所收集的电池温度、输出功率、效率等数据对碟式聚光光伏系统的进一步研究具有一定参考价值。     

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。     

户外光谱下聚光多结太阳电池电流匹配的优化

针对户外变化的太阳光谱对多结太阳电池的电流匹配及效率有较大影响的问题,使用SMARTS软件计算青海格尔木地区全年不同时刻的户外太阳光谱,研究高倍聚光下Ga In P/Ga In As/Ge三结太阳电池在格尔木地区户外的输出特性;通过改变三结太阳电池各子电池的电流匹配,优化三结电池结构。结果表明:在不考虑聚光光学系统影响的情况下,中电池标准光谱响应电流比顶电池小5%的Ga In P/Ga In As/Ge三结太阳电池在格尔木地区全年输出的电量最大;而考虑特定光学系统的影响后,中电池标准光谱响应电流比顶电池小2.5%的Ga In P/Ga In As/Ge三结太阳电池在格尔木地区全年输出的电量最大。     

串联电阻对三结砷化镓光伏电池电学特性的影响

基于光伏电池单二极管等效电路模型,建立三结砷化镓（GaInP/GaInAs/Ge）太阳能电池数学模型,并提出了太阳能电池串联电阻的计算方法。计算不同温度（298、318、338和358 K）及不同聚光倍数（200X、300X、500X和1 000X）下三结砷化镓聚光电池的串联电阻,并分析在不同温度及不同聚光倍数下,串联电阻对聚光光伏电池性能的影响。结果表明：当聚光倍数为200X时,三结砷化镓太阳能电池的填充因子从298 K的86.43%降低到358 K的83.60%,电池效率从298 K的37.53%降低到358 K的33.70%;当温度为298 K时,三结砷化镓太阳能电池的填充因子从200X的86.43%降低到1000X的80.34%,转化效率先从200X的37.53% 增加到500X的38.25%,再降低到1000X的37.43%。〖KH2D〗     

薄膜非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF—PECVD)技术制备非晶硅顶电池，采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF—PECVD)技术制备微晶硅底电池，初步优化研究了薄膜非晶硅／微晶硅叠层太阳电池顶电池与底电池的本征吸收层厚度匹配与电池电流匹配，以及氧化锌／金属复合背反射电极对电池的作用。研制出了面积为1．0cm^2效率达9．83％的薄膜非晶硅／微晶硅叠层太阳电池。     

低温沉积硅薄膜电池及其在塑料衬底上的应用

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,保持衬底温度在125℃沉积硅薄膜材料及电池,研究了硅烷浓度、辉光功率等沉积参数对材料和电池性能的影响。在125℃的低温条件下,通过优化沉积工艺,在玻璃衬底和PET塑料衬底上分别制备出效率达到6.8%和3.9%的单结非晶硅电池。在PET衬底上,将低温沉积非晶硅电池的技术应用于的叠层电池的顶电池,制备出效率为4.6%的非晶/微晶硅叠层电池。     

聚光太阳能光伏模组等效电路模型及参数提取

以单p-n结电池的双二极管模型为基础,借助11个未知参数,建立35片三结电池以电气连接串联而成的聚光光伏模组等效电路模型。以单片聚光三结电池开路电压和短路电流两者的温度系数为限制条件,采用数学迭代法拟合模组在576倍聚光下测量的I-V曲线。从逼近开路电压点、短路电流点、最大功率点等方面讨论模组参数对拟合结果的影响,最终提取出11个参数的最优组合。决定系数R2=0.95,表明拟合结果与实验数据符合度高。研究结果为提取聚光三结太阳电池的性能参数提供了有效方法,也为聚光太阳能光伏模组的相关特性分析奠定了理论基础。     

21.5%以上效率Panda-TOPCon双面电池技术研究

主要研究可应用于规模化生产的TOPCon(tunnel oxide passivated contact)电池技术,该技术既可改善电池表面钝化又可促进多数载流子传输,进而提升电池的开路电压和填充因子。Panda-TOPCon电池是在英利熊猫(Panda)电池基础上引入TOPCon技术,在研究中对氧化硅/多晶硅叠层(SiO_2/polySi)的表面钝化效果在n型硅片上进行验证,通过优化该结构中SiO_2/polySi掺杂、SiO_2成膜方式以及polySi厚度等,最终制备的Panda-TOPCon电池的开路电压达到676 mV,填充因子达到80%,实现了21.54%的光电转换效率。     

聚光型太阳能光伏光热系统研究进展

聚光型太阳能光伏光热系统(CPV/T)在传统光伏发电系统的基础上增加了聚光系统和光热系统,在通过聚光系统提高光伏效率的同时将系统中多余的热量加以利用,以达到太阳能最大化利用的目的。本文介绍了CPV/T系统的工作原理及其能效影响因素,以直接影响系统太阳能综合利用效率的聚光器技术、光伏电池技术和光伏冷却技术作为分析对象,结合近几年国内外最新研究成果比较了不同类型聚光器、光伏电池以及冷却方式的优劣,列举了常见的光伏余热利用方式。分析认为:CPV/T系统虽然具有更高的太阳能利用率,但应加大对系统尤其是聚光器经济性的分析;考虑在系统中应用叠层光伏电池缓解聚光器带来的系统体积过大问题;新电池开发过程中应更注意光伏电池的温度系数以减少冷却系统的压力,冷却技术在强化散热的同时也应注意热量的收集方法及其与利用途径的有效结合。