非晶硅太阳能电池,有哪些特点?
在硅太阳能电池中又可分为单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池三类,由于非晶硅对太阳光的吸收系数大,因而非昌硅太阳能电池可以做得很薄,通常硅膜厚度仅为1~2μm,是单晶硅或多晶硅电池厚度(0.5mm左右)的1/500,所以制作非晶硅电池资源消耗少。
非晶硅太阳能电池一般是用高频辉光放电等方法使硅烷(SiH4)气体分解沉积而成的。由于分解沉积温度低(200℃左右),因此制作时能量消耗少,成本比较低,且这种方法适于大规模生产,单片电池面积可以做得很大(例如0.5mX1.0m),整齐美观。
非晶硅电池的另一特点是对蓝光响应好,在一般地荧光灯下也能工作,因此被广泛用作电子计算器和手掌电脑的电源,估计全世界使用量达到每月1千万片左右。以上这些优点,使非晶硅太阳能电池得到大踏步的发展。
非晶硅由于其内部结构的不稳定性和大量氢原子的存,具有光疲劳效应(Staebler Wronski效应),故非晶硅太阳能电池经过长期稳定性存在问题。近10年来经努力研究,虽有所改善,但尚未彻底解决问题,故作为电力电源,尚未大量推广。
非晶硅中由于原子排列缺少结晶硅中的规则性,缺陷多。因此单纯的非晶硅p/n结中,隧道电流往往占主导地位,使其呈现电阴特性,而无整流特性,也就不能制作太阳能电池。为得到好的二极管整流特性,一定要在p层与n层之间加入较厚的本征层i,以扼制其隧道电流,所以非晶硅太阳能电池一般具有pin结构。为了提高效率和改善稳定性,有时还制作成pin/pin/pin等多层结构式的叠层电池,或是插入一些过渡层。
非晶硅太阳能电池的研究,现在主要着重于改善非晶硅膜本身性质,以减少缺陷密度,精确设计电池结构和控制各层厚度,改善各层之间的界面状态,以求得高效率和高稳定性。 目前非晶硅单结电池的最高效率已可达到14.6%左右,大量生产的可达到8%~10%左右。叠层电池的最高效率可达到21.0%。
国际上采用的标准条宽约1cm,称为一个子电池,用内部连接的方式将各子电池串连起来,因此集成型电池的输出电流为每个子电池的电流,总输出电压为各个子电池的串联电压。在实际应用中,可根据电流、电压的需要选择电池的结构和面积,制成非晶硅太阳能电池。
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