理论教育 太阳能电池的损耗机制解析

太阳能电池的损耗机制解析

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3.7给出了一个单结太阳电池的理论效率随禁带宽度的变化曲线。对其他无机太阳电池均是如此,仅仅理论最大效率和实际最大效率的差值不同而已。对于太阳电池中实际效率和理论效率值之间的差异,有各种损耗机制来进行解释。在过去30年间,太阳电池研究的一个主要方向便是将各种损耗最小化,从而不断刷新电池的效率纪录。用经济有效的方式将各种损耗最小化,是工程师们在推动太阳电池技术发展中可以起到的重要作用。

太阳能电池的损耗机制解析

图3.7给出了一个单结太阳电池的理论效率随禁带宽度的变化曲线。值得注意的是,在图2.1中没有任何一种无机太阳电池达到了其理论效率极限。对于晶体硅太阳电池,目前最高效率为25%,即比理论效率极限低约8%。对其他无机太阳电池均是如此,仅仅理论最大效率和实际最大效率的差值不同而已。对于太阳电池中实际效率和理论效率值之间的差异,有各种损耗机制来进行解释。这些损耗可以被最小化,但是很难想象它们中的任何一个可以用我们今天所掌握的太阳电池的器件物理知识来完全消除。在过去30年间,太阳电池研究的一个主要方向便是将各种损耗最小化,从而不断刷新电池的效率纪录。

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图3.7 AM1.5的太阳光谱(见图1.4)下,单结太阳电池的理论效率随带隙的变化曲线。当禁带宽度为1.1~1.5eV时,最大效率都在32%以上,其中曲线最大值超过33%。在图中,晶体硅、碲化镉、非晶硅和铜铟镓硒太阳电池都做了标记

太阳电池中不同的损耗机制大概分为三类:

1)光学损耗:并非太阳光谱中的所有的光子都会进入太阳电池,且不是每一个进入电池的光子都会被吸收和被转化为载流子。(www.daowen.com)

2)复合损耗:当光子被吸收并产生载流子时,并不是每一个光生载流子都能到达外部负载。它们可以通过复合成对湮灭。

3)电阻损耗:当电流通过电池中的内建电势驱动时,一部分电势被电池中的不同电阻给消耗,从而降低了传递到外部负载的功率

经济有效的方式将各种损耗最小化,是工程师们在推动太阳电池技术发展中可以起到的重要作用。

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