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效率公式
式中Pin是太阳电池整个面积的总输入光功率.对于陆地上的应用, 标准测试条件是: 一个太阳,AM1.5G, 1000W/m2(或100mW/cm2), 25 ℃。
因此,太阳电池的三个参数Voc,Isc和FF就能确定太阳电池的效率。为了获得高的效率,这三个参数应该尽可能高。
(a)为了获得高的开路电压Voc,电池必须有低的正向暗电流I0,高的并联电阻Rsh。
(b)为了获得高的光电流(短路电流Isc),电池材料和结构应该在紫光,可见光和近红外光谱范围有高的,宽的和平坦的光谱响应,内量子效率接近于1。
(c)为了获得高的填充因子FF,电池必须有低的正向暗电流I0,理想因子“n”接近于1,串联电阻必须低(<1Ω),并联电阻Rsh必须大(>102Ω·cm2)。
开路电压Voc
式中, I0是无光照时电池的反向饱和电流;q是电子电荷;k是玻尔兹曼常数;T是绝对温度;n是二极管理想因子。
影响因素
材料-光伏有源材料:电阻率ρ,少子寿命τ,其它杂质等。
表面发射极掺杂层;
背面电场;
漏电流-反向饱和电流I0;
理想因子n;
并联电阻Rsh;
钝化技术-电池材料的表面和内部的钝化。
短路电流Isc
短路电流Isc:理想状态下,应等于光生电流IL,即Isc=IL。
影响因素
绒面结构
正面减反射膜;
表面发射极掺杂层-高或低的磷浓度;
减少遮光损失;
串连电阻Rs;
背面反射;
钝化技术-电池材料的表面和内部的钝化。
填充因子FF
影响因素
表面发射极掺杂层-高或低的磷浓度;
去除周边pn结和去磷硅玻璃;
串连电阻Rs(电极接触、金属指条宽度和纵横比大小);
正面减反射膜;
金属电极接触的烘烤、烧结;
并联电阻Rsh。
为了提高丝网印刷(SP)填充因子FF,必须解决下列问题:
(1)金属电极接触的烧结对总串连电阻Rs(特别是对rc)的影响;
(2)金属电极接触的烧结对pn结质量(并联电阻Rsh和J02)的影响。
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