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硅光电池,什么是硅光电池?

硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。它的结构很简单,核心部分是一个大面积的PN 结,把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭合回路.  ---查看全文 >>

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硅光电池,什么是硅光电池?

硅光电池,什么是硅光电池?


什么是硅光电池

硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。它的结构很简单,核心部分是一个大面积的PN 结,把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭合回路,当二极管的管芯(PN结)受到光照时,你就会看到微安表的表针发生偏转,显示出回路里有电流,这个现象称为光生伏特效应。硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多,所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。

硅光电池

硅光电池的结构

硅光电池结构利用硅片制成PN结,在P型层上贴一栅形电极,N型层上镀背电极作为负极。电池表面有一层增透膜,以减少光的反射。由于多数载流子的扩散,在N型与P型层间形成阻挡层,有一由N型层指向P型层的电场阻止多数载流子的扩散,但是这个电场却能帮助少数载流子通过。当有光照射时,半导体内产生正负电子对,这样P型层中的电子扩散到PN结附近被电场拉向N型层,N型层中的空穴扩散到PN结附近被阻挡层拉向P区,因此正负电极间产生电流;如停止光照,则少数载流子没有来源,电流就会停止。硅光电池的光谱灵敏度最大值在可见光红光附近(800nm),截止波长为1100nm。

硅光电池的应用

光敏传感器的基础是光电效应,即利用光子照射在器件上,使电路中产生电流或使电导特性发生变化的效应。目前半导体光敏传感器在数码摄像、光通信、航天器、太阳能电池等领域得到了广泛应用,在现代科技发展中起到了十分重要的作用。

晶体硅光电池

晶体硅光电池有单晶硅与多晶硅两大类,用P型(或n型)硅衬底,通过磷(或硼)扩散形成Pn结而制作成的,生产技术成熟,是光伏市场上的主导产品。采用埋层电极、表面钝化、强化陷 光、密栅工艺、优化背电极及接触电极等技术,提高材料中的载流子收集效率,优化抗反射膜、 凹凸表面、高反射背电极等方式,光电转换效率有较大提高。单晶硅光电池面积有限,目前比较大的为Φ10至20cm的圆片,年产能力46MW/a。目前主要课题是继续扩大产业规模,开发带状硅光电池技术,提高材料利用率。国际公认最高效率在AM1.5条件下为24%,空间用高质量的效率在AM0条件约为13.5?18%,地面用大量生产的在AM1条件下多在11?18%之间。以定向凝固法生长的铸造多晶硅锭代替单晶硅,可降低成本,但效率较低。优化正背电极的银浆和铝浆丝网印刷,切磨抛工艺,千方百计进一步降成本,提高效率,大晶粒多晶硅光电池的转换效率最高达18.6%。

晶体硅光电池

多晶硅光电池

p-Si(多晶硅,包括微晶)光电池没有光致衰退效应,材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响,是国际上正掀起的前沿性研究热点。在单晶硅衬底上用液相外延制备的p-Si光电池转 换效率为15.3%,经减薄衬底,加强陷光等加工,可提高到23.7%,用CVD法制备的转换效率约为 12.6-17.3%。采用廉价衬底的p-Si薄膜生长方法有PECVD和热丝法,或对a-Si:H材料膜进行后退火,达到低温固相晶化,可分别制出效率9.8%和9.2%的无退化电池。微晶硅薄膜生长与a-Si工艺相容,光电性能和稳定性很高,研究受到很大重视,但效率仅为7.7%。大面积低温p-Si膜与-Si组成叠层电池结构,是提高a-S光电池稳定性和转换效率的重要途径,可更充分利用太阳光谱,理论计算表明其效率可在28%以上,将使硅基薄膜光电池性能产生突破性进展。

多晶硅光电池

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