晶体硅太阳电池设计 转换效率极限

转换效率极限与太阳电池设计原理光生电流极限一个自身能量高于带宽的光子产生一对或多对电子空穴对。•能量阀值：1.124eV300K•1.052eV单声子辅助吸收•0.987eV双声子辅助吸收自由载流子吸收晶格吸收光生电流极限最大光生电流（纯硅）51.5mA/cm2，受自由载流子吸收的限制，要得到这样的电流，硅片的厚度需几米厚。对于正常厚度的太阳电池（＜1mm），光的有限吸收对电流的限制远远大于自由载流子吸收对电流的影响。开路电压的极限两个本征的复合原理：辐射复合，俄竭复合。n+PWB开路电压的极限•低注入情况：少子的的浓度远低于电池内的多子浓度。在假设电池前、后表面复合速率为零的情况下，俄竭复合的极限暗电流为：mVVWLLnqKTmVVVLWLnqKTmVVCDpqnLWanhJLnqKTVNLLWDNpqnJOCBBOCOCBBOCBBBBLOCBBBBBBBB720)/()/(730:)/tanh()/(730)/()/(cot)/()/(1)/tanh()/()/(002000实验所得对于薄电池开路电压的极限高注入薄电池))()(/()/)(3/2(2/300BPnLOCWCCpnqJLnqKTV随着掺杂浓度的降低,由俄竭复合限制的Voc将提高，掺杂浓度进一步降低使得电池进入高注入状态,此时Voc将处于由上式表示的饱和状态。开路电压的极限高注入情况低注入薄电池低注入厚电池填充因子极限俄竭复合：低注入n=1高注入辐射复合：低注入和高注入n=1缺陷复合：低注入n=1高注入n=2最大FF极限：高注入薄电池)//()1/()72.0(qnKTVvvvLnvFFOCococococ3/2n转换效率极限•VOC和ISC随电流厚度的变化趋势相反，所以对于转换效率存在着一个最佳的厚度值：80μm,28.8%。Isc的损失1.表面反射损失10%2.表面电极遮光损失5~15%3.不能充分吸收光的能量4.体内复合5.表面复合VOC的损失电池内的复合过程（表面、体内、p-n结区）决定了VOC的大小)1()1()()(:2/02/01112KTqvKTqveohoieIeIIppnnnnpU结区复合VOC的损失FF的损失SCOCCHIVRCHSsRRr/CHSHshRRr/shococsrFFvvFFFFrFFFF000)7.0(1)1(RshRsSuns/Voc准I-V曲线，准转换效率（Rs=0)Rs:Voc处的斜率Rsh:Isc处的斜率太阳电池设计原理为什么太阳电池的颜色是深蓝色的？为什么需做绒面？为什么要控制好方块电阻？为什么要在电池背面印刷Al浆？正面电极栅线间的间距是如何决定的？为什么有时Rs很大，且通过烧结条件不能改善？太阳电池设计原理-需要考虑的因素：少数载流子的收集几率p-n结的深度n-型发射结的横向电阻衬底的掺杂Al背场n-型发射结的限制电极的设计光学的优化设计