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无机化合物太阳能电池

admin    2019-07-11 10:33

主要包括砷化镓( GaAs )III-V 族化合物、硫化镉(CdS)、碲化镉(CdTe)及铜铟硒类薄膜电池等。III-V族化合物半导体光伏材料如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等,其禁带宽度在1.0~1.5eV,与太阳光谱匹配较好,具有直接带隙且太阳光吸收波段宽,在可见光范围内,GaAs等材料的光吸收系数远高于硅基材料,化合物半导体转化效率是非晶硅的两倍以上,不过成本则是非晶硅的十倍。GaAs光伏材料组成元素的原子量较大,造成材料本身相对质量大,由于Ga比较稀缺,As有毒,所以其发展受到了限制,还不适合大规模生产。常规多晶太阳能组件批发
 
   CIGS 是由铜、铟、镓以及硒所组成的多元化合物半导体光伏材料。该材料是由硒化铜铟(CIS)以及硒化铜镓所组成的固溶体。CIGS属于四面体结构半导体,黄铜矿晶体结构,其能隙依据铟、镓比例的不同可从1.0eV(硒化铜铟)变化至1.7eV(纯硒化铜镓)。CIGS属于多晶薄膜的形式,其晶体结构不同于硅晶体,是异质界面系统,具有近似最佳的光学能隙,光吸收率高,其能隙还可以通过Ga和Al部分取代In,或S部分取代Se进行调节,厚度为2~3μm,具有长期稳定性好、无光诱导衰变、抗辐射能力强、成本低等特点。单结理论效率最高30%,目前所能达到不到20%。电池的基本结构为基底上溅镀一层约0.5~1.0μm的Mo背电极以利于空穴传导,CIGS光吸收层约为1.5~2.0μm,往上是约0.05μm 厚的N型半导体CdS,兼具缓冲层的功能,帮助电子有效传导,再往上有一层约0.1μm 厚的N型 i-ZnO 层,防止电池元件效能下降,再溅镀A-ZnO作为透明导电层窗口。目前常用的真空蒸发法和溅射法制备易造成原材料的浪费,In为稀有元素,制备过程中材料性质易变。

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  为了进一步提高其光电转换效率,构筑多结太阳能电池结构是一种最直接的方法。由于任何单一半导体材料只能将太阳光谱中一定范围的光能有效地转换成电能,从根本上制约了效率的提高。因此将具有不同禁带宽度的半导体材料组合起来,分别吸收利用不同波长范围的入射光,顶层电池的能带最高。往下依次减少,这样能量高的光子被上面能带高的电池吸收,而能量低的光子则能透过上面的电池而被下面能带低的电池吸收,从而有效地提高了太阳能电池的效率,由此产生了双结、三结等多结叠层太阳能电池。常规多晶太阳能组件批发


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