单晶硅太阳电池的工业化生产

０引言云南半导体器件厂长期从事单晶硅太阳电池的研制和生产。１９８４年从美国、加拿大引进一条具有８０年代初期国际先进水平的单晶硅太阳电池生产线 ,经过几年的消化吸收 ,１９９０年批量生产的产品 ,平均光电转换效率达到１２ %。此后 ,对提高单晶硅太阳电池效率的技术和工艺进行了广泛深入的理论分析和实验研究 ,并将获得的研究成果直接应用于生产 ,使产品平均光电转换效率由１２ %提高到１４ %以上 ,部分达到１５ %,生产成本亦有所下降 ,取得显著的经济效益。现将几项主要成果作一简要介绍。１衬底制备硅衬底质量是制造高效单晶硅太…     

太阳电池材料的极限参数

本文从能带理论出发,讨论了各种太阳电池材料的光电转换极限参数。依据普遍采用的AMO和AM1.5太阳光谱数据,用电子计算机计算了各种太阳电池材料所能获得的极限光电流密度、极限输出功率密度和极限光电转换效率。最后列表讨论了硅(包括非晶硅)、砷化镓、硫化镉、磷化铟等数种重要光电材料的极限参数。     

新产品

<正>高效CIGS太阳电池德国太阳能和氢研究中心(ZSW)宣布其铜铟镓硒薄膜太阳电池(CIGS)的光电转换效率达到20.3%,创造新的效率纪录。这项纪录已经得到德国Franhofer ISE研究所的验证。而普通的铜铟镓硒薄膜太阳电池的效率仅为10%～11%。此次创造纪录的CIGS薄膜太阳电池采用半导体CIGS层和接触层,面积为0.5cm~2,厚度仅为4μm,比标准的硅电池薄50倍,这样就可以节省材料和成     

硅片表面织构对PERC单晶硅太阳电池电性能影响的研究

通过调整制绒腐蚀液添加剂中表面活性剂和成核剂的添加比例,制备出不同表面织构的硅片,研究了表面活性剂和成核剂的添加比例对硅片表面微观形貌和反射率,以及PERC单晶硅太阳电池电性能的影响规律。结果表明：随着表面活性剂添加比例的增加,腐蚀液对硅片的清洗效果逐渐增强,存在黑斑、麻点及脏污的太阳电池的占比逐渐减少;同时,单晶硅片表面形成的金字塔尺寸(宽度)逐渐减小,比表面积先增大后减小,从而导致太阳电池的光电转换效率呈现先升高再降低的规律;当表面活性剂的添加比例为0.6%时,太阳电池的光电转换效率达到最大值,为22.736%。随着成核剂添加比例的增加,单晶硅片绒面金字塔的均匀性逐渐提升,当成核剂的添加比例大于0.8%时,绒面金字塔的均匀性基本稳定,太阳电池的光电转换效率也达到最大值,为22.784%。     

少子寿命值对太阳电池生产的监控作用

研究了太阳电池工艺过程中少子寿命值的变化,揭示了少子寿命值在太阳电池生产过程中的应用.通过比较工艺前后少子寿命值的变化,可以优化生产工艺,提高电池转换效率,改善电池的性能.经过工艺优化后,多晶硅太阳电池(非绒面)的平均转换效率达到14.75%.     

沙漠沙尘粒径对太阳电池输出特性影响的实验研究

选用不同粒径的沙漠沙尘颗粒沉积于太阳电池表面,对不同工况下太阳电池的开路电压、短路电流、输出功率、太阳辐照度及环境参数进行实时监测,分析不同粒径的沙漠沙尘颗粒对太阳电池输出功率、功率损耗率、转换效率及填充因子的影响。结果表明:积沙太阳电池的功率明显低于清洁太阳电池,但随着沉积在太阳电池表面的沙尘粒径增大(0.05～0.30 mm),太阳电池的输出功率、转换效率和填充因子均呈上升趋势。与清洁太阳电池相比,输出功率的最大降幅仅为5.8%,功率损耗率λ呈下降趋势,其最大值可达29%。     

准固态染料敏化太阳电池的制备与性能研究

以AS树脂作为聚合物凝胶电解质基体,乙腈和四氢呋喃作为混合有机溶剂制备准固态染料敏化太阳电池.经过各个组成的优化,聚合物凝胶电解质电导率(30℃)达到5.11mS·cm-1,准固态染料敏化太阳电池的光电转换效率在100mW·cm-2光强下达2.56%.通过在聚合物凝胶电解质中加入氮杂环类添加剂吡啶和1-甲基咪唑,准固态染料敏化太阳电池的光电转换效率在100mW·cm-2光强下分别提高到3.09%和3.00%.     

1,1’-磺酰基双（2-甲基-1H-咪唑）对宽带隙钙钛矿太阳电池性能的影响

对倒置结构,带隙为1.68 eV的钙钛矿太阳电池光吸收层掺杂1,1’-磺酰基双（2-甲基-1H-咪唑）,以改善钙钛矿薄膜质量,提高太阳电池性能。空间电荷限制电流（SCLC）测试结果表明,掺杂后的钙钛矿薄膜的缺陷密度明显降低;稳态光致发光光谱（PL）结果表明,掺杂后的钙钛矿薄膜的非辐射复合被显著抑制;最终太阳电池的开路电压达到1.17 V,光电转换效率达到21.42%,在氮气环境下储存1000 h后,未封装的太阳电池仍能保持初始效率的96%,稳定性显著提高。     

氧化钼在半透明双面钙钛矿太阳电池中的应用

研究双面钙钛矿太阳电池正极窗口叠层MoO_3/ITO(氧化钼/掺锡氧化铟),通过蒸镀法沉积制备具有不同厚度的氧化钼(MoO_3)缓冲层。结合PV Lighthouse模拟计算,系统分析MoO_3缓冲层对太阳电池光电性能的影响。得益于电子传输层的宽禁带和MoO_3/ITO的减反效果,当光从玻璃衬底(SnO_2电子传输层)一侧入射时电池的短路电流密度较高。实验表明当MoO_3缓冲层厚度在10～15 nm时,钙钛矿太阳电池填充因子和短路电流密度达到最佳值,此时电池光电转换效率最高,电池的双面率为69.5%。     

非晶硅太阳电池瓦

日本三洋公司试制成非晶硅太阳电池瓦,输出功率为2瓦的每片价格2000-2500日元。该太阳电池的面积为500cm~2,光电转换效率为6%(模拟阳光、AM1,100mW/cm~2),开路电压为9V(11个单元串联),短路电流为13mA/cm~2,填充因子为0.57。     

激光掺杂选择性发射极技术在PERC单晶硅太阳电池中的应用

以激光掺杂选择性发射极(LDSE)技术在PERC单晶硅太阳电池中的应用为研究对象,使用太阳电池单二极管模型模拟了反向饱和电流密度与开路电压、比接触电阻与填充因子之间的关系;测试了不同激光功率和激光划线速度对扩散后方块电阻变化值的影响,并通过扫描电镜(SEM)对硅片表面形貌和电化学电容-电压(ECV)法对发射极表面浓度和结深进行了表征;采用5主栅金属化图形设计PERC单晶硅太阳电池,通过LDSE工艺参数优化,制备了平均转换效率达到21.92%的PERC单晶硅太阳电池。研究结果表明,LDSE技术可提高PERC单晶硅太阳电池的外量子效率(EQE)短波蓝光响应和转换效率。     

新产品

光电转化率创新高的薄膜太阳电池据物理学家组织网日前报道,瑞士材料科技联邦实验室(Empa)一个研究小组开发出一种新的薄膜太阳电池,以CIGS(铜铟镓硒)为光电转换材料,用柔软灵活的高分子聚合物作衬底,其光电转化率达到20.4%。而此前的世界纪录是该研究小组在2011年5月实现的18.7%。     

高辐照度对高效光伏组件性能影响的研究

研究了高辐照度下的光谱辐照度分布及其与太阳电池的匹配性,通过测试辐照前后太阳电池的光电转换效率、外量子效率(EQE)、反射率、栅线形貌,对比分析了高辐照度、超高辐照度与标准辐照度对高效太阳电池性能影响的差异,并通过与光伏组件户外数据关联分析高辐照度对光伏组件性能的影响。研究结果显示：太阳电池在经受高辐照后,短路电流的下降幅度较为明显,而其下降主要是因为栅线氧化及钝化效果变差引起的复合损失;高辐照环境下最优的光伏组件类型建议选择n型双玻半片光伏组件。评估高效光伏组件在不同环境下的性能,有助于保证光伏组件成品性能的稳定可靠。     

非晶太阳电池发展现状

概况自1970年世界上第一个非晶硅(以下写为a-Si)太阳电池试制成功以来,1982年首次由RCA实验室宣布a-Si电池的光电转换效率达到10％。这是非晶硅电池研究成果第一个里程碑。到1986年至少有18个研究单位的单结a-Si电池效率超过10％。在1989年3月以前,日本同时有四个部门的单结a-Si电池效率达到12％,     

基于地埋管辅助冷却的太阳能光伏系统性能研究

提出基于地埋管换热的太阳能光伏系统辅助冷却方法,并以新疆铁干里克地区的沙漠干旱气候条件为例,采用TRNSYS软件对该系统的运行性能进行模拟分析与评价。结果表明:与常规PV系统相比,地埋管冷却能有效解决太阳电池运行中温度过热的问题。在典型日气象条件下,太阳电池温度由82.4℃降至60.3℃,平均光电转换效率由9.1%增至10.5%,最大输出功率由96.2 W/m~2增至111.3 W/m~2,综合效率达到62%,全年累计发电量可提高7.9%。随着环境风速的增大,太阳电池表面温度呈整体降低的趋势。在相同土壤热导率下,单位面积年发电量和年平均光电转换效率均随电池面积的增加而减小;在相同电池面积下,单位面积年发电量和年平均光电转换效率均随土壤热导率的增大而增大。     

基于DAC概念的改进型聚光电热联用系统

基于DAC技术对传统的聚光电热联用系统(CPV/T)进行优化设计,采用水为吸热工质与常规硅太阳电池相结合对太阳能辐射进行分波段利用,分别完成光热转换和光电转换。对该改进CPV/T系统建立了辐射传递模型和能量平衡模型:首先,对太阳能辐射在系统中的传递过程进行了分析;而后对系统的光热单元和光电单元工作温度进行了计算。计算结果显示该系统光热单元温度不再受光电单元工作温度限制,随着聚光比的增加该系统光热单元可产出高温热能,其吸热工质出口温度可达到108℃,而相应的光电单元工作温度低于69℃,同时通过试验对系统光电性能进行了对比分析;最后对该CPV/T系统效率进行分析,得到其光热转换效率为32%,光电转换效率保持在8.6%～10.5%之间。     

准固态电解质的制备及在染料敏化太阳电池中的应用

以聚2-乙基-2-唑啉作为基体,1,4-丁内酯为有机溶剂制备准固态电解质并应用于染料敏化太阳电池(DSSC)。经过各个组成的优化,准固态电解质电导率(25℃)达到0.36mS·cm~(-1),DSSC的光电转换效率在100mW·cm~(-2)光强下达2.10%。通过在准固态电解质中加入添加剂4-叔丁基吡啶,DSSC的光电转换效率提高至2.57%。     

新产品

一种使太阳电池光电转换率增一倍的滤膜日本京都大学的一个研究团队在英国《自然.光子学》网络版上发表文章说,他们研制了一种特殊的滤膜,能使太阳电池的光电转换效率相对"普及"水平提高一倍以上。据日本《朝日新闻》网站报道,目前最普及的硅太阳电池的光电转换效率一般在20%左右,经技术改良达到30%已经很不容易。这是由于太阳光包含各种不同波长的光,而硅能够吸收并转换为电能的只是某些特定波长的光。     

"SE+PERC"单晶硅太阳电池制绒工艺中微观绒面的研究

制绒是太阳电池表面处理过程中不可或缺的环节,制绒效果的好坏直接决定了太阳电池光电转换效率的高低,而金字塔尺寸的大小与排列的均匀程度是表征制绒效果的重要参数,同样会影响太阳电池的光电转换效率.以采用选择性发射极(SE)及钝化发射极和背接触(PERC)技术的单晶硅太阳电池(即"SE+PERC"单晶硅太阳电池)为例,通过调整...     

大面积高效率空间用三结砷化镓太阳电池的研究

通过在电池中引入布拉格反射器,提高电池抗带电子辐照能力,经辐照后使电池最大功率平均衰减小于18%。优化上电极栅线结构,当金属栅线面积占电池面积的3.0%时,电池平均短路电流为456.2mA。优化TiO_x/AlO_x双层减反射膜结构,短波300~500nm范围内电池表面反射率小于30%。采用以上结构最终制备出面积为26.8cm~2的空间用三结砷化镓太阳电池,批产平均转换效率为29.61%,最大转换效率30.15%。