叠层电池总结

叠层太阳能电池小结 1 叠层电池概述 由于太阳光光谱中的能量分布较宽，现有的任何一种半导体材料都只能吸收其中能量比其能隙值高的光子。太阳光中能量较小的光子将透过电池，被背电极金属吸收,转变成热能；高能光子超出能隙宽度的多余能量，则通过光生载流子的能量热释作用传给电池材料本身的点阵原子使材料本身发热。这些能量都不能通过光生载流子传给负载，变成有效的电能。因此单结太阳能电池的理论转换效率的一般较低。 太阳光光谱可以被分成连续的若干部分，用能带宽度与这些部分有最好匹配的材料做成电池，并按能隙从大到小的顺序从外向里叠合起来，让波长最短的光被最外边的宽隙材料电池利用，波长较长的光能够透射进去让较窄能隙材料电池利用，这就有可能最大限度地将光能变成电能，这样的电池结构就是叠层电池，可以大大提高性能和稳定性。 叠层 a-Si:H 太阳电池能提高效率、解决单结电池存在的稳定性问题的原因在于：（1）叠层电池把不同禁带宽度的材料组合在一起，加宽了光谱响应的范围。（2）顶电池的 i 层较薄（<2000×10-8cm），以致光照后产生的空间电荷对 i 层电场的调制已不明显，i 层中电场强度分布变化不大，仍是高场区，有源区上的这种高电场显然足以把i 层中的光生载流子有效抽出，从而阻止光致衰退的发生。（3）底电池产生的光生载流子约为单结电池的一半，底电池的光致衰退效应较小。 双结叠层电池通常由宽禁带带隙的顶电池、隧道结和窄带带隙的底电池三部分依次串联而成。为了获得尽可能高的光电转换效率，叠层电池应满足材料晶格匹配、禁带宽度组合合理和顶底子电池电流匹配等基本要求。叠层电池电流密度一般不同，顶底电池的电流失配会使电池性能大受影响。设法获取电池匹配的结构是保证叠层电池具有良好性能的重要一环。 叠层太阳能电池的制备可以通过两种方式得到：一种是机械堆叠法，先制备出两个独立的太阳能电池，一个是高带宽的作为顶电池，一个则是低带宽的作为底电池。然后把高带宽的堆叠在低带宽的电池上面。另一种是一体化的方法，先制备出一个完整的太阳能电池，再在第一层电池上生长或直接沉积在第一层电池上面。 典型叠层电池的结构如图 1 所示。 图 1 薄膜非晶/微晶叠层电池结构 2 叠层电池的隧道结 作为有效地互连两个子电池的过渡结，隧道结应具有高透光率、阻抗小（重掺杂）的特点，且其晶格常量和热膨胀系数与上下层也要求匹配。隧穿结厚度包括非晶顶电池 N 层的厚度和微晶...