太阳电池结构.ppt
关于太阳电池结构现在学习的是第1页，共18页在传统在传统单结太阳电池单结太阳电池的设计的设计上，通常要选用上，通常要选用带隙大小位带隙大小位于整个太阳辐射光谱中间于整个太阳辐射光谱中间的材料，才可达到最大的的材料，才可达到最大的理论效率。理论效率。也就是说，最佳的也就是说，最佳的太阳电池材料的带隙约为太阳电池材料的带隙约为1.41.5eV之间。之间。这些单结的太阳电池材料的理论效率都在30%以下。现在学习的是第2页，共18页由于单结太阳电池只能吸收和转换特定光谱范围的太阳光，因此能量转换效率不高。多结太阳能电池，按带隙宽度大小从上至下叠合起来，选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，就能大幅度提高电池的转换效率。多结太阳电池的设计多结太阳电池的设计1、GaAs太阳电池的结构多结太阳能电池可以选择性的吸收和转换太阳光谱的多结太阳能电池可以选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高电池转换效率。不同能量，大幅度提高电池转换效率。多结太阳能电池，越上层的电池带隙越大。多结太阳能电池，越上层的电池带隙越大。现在学习的是第3页，共18页现在学习的是第4页，共18页1、GaAs太阳电池的结构单结单结GaAs/GeGaAs/Ge太阳电池太阳电池为了克服为了克服GaAs/GaAsGaAs/GaAs太阳电池太阳电池机械强度较差、易碎的缺点，19831983年起逐步年起逐步采用采用Ge替代替代GaAsGaAs制备为衬底。制备为衬底。现在学习的是第5页，共18页1、GaAs太阳电池的结构多结多结GaAs/GeGaAs/Ge太阳电池太阳电池讨论分析讨论分析1 1、带隙排列？、带隙排列？2 2、为什么制备多结？、为什么制备多结？现在学习的是第6页，共18页1、GaAs太阳电池的结构多结多结GaAs/GeGaAs/Ge太阳电池太阳电池多结多结GaAsGaAs电池，按带隙宽度大小电池，按带隙宽度大小叠合，可以选择性的吸收和转换叠合，可以选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提太阳光谱的不同能量，大幅度提高光电转换。高光电转换。理论计算表明：双结理论计算表明：双结GaAsGaAs太阳电池的极限效率为太阳电池的极限效率为30%30%，三结，三结GaAsGaAs太阳电池的极限效率为太阳电池的极限效率为38%38%，四结，四结GaAsGaAs太阳电池的极限效率为太阳电池的极限效率为41%41%。现在学习的是第7页，共18页小结小结单结太阳电池，通常要选用带隙大小位于整个太阳辐射光谱中间的材料，才可达到最大的理论效率。多结太阳能电池，可以选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高电池的转换效率。多结太阳能电池中，越上层的电池带隙越大。多结太阳能电池中，越下层的电池带隙越小。现在学习的是第8页，共18页 LPE LPE是是NELSONNELSON在在19631963年提出的一种外延生长技术。其原理年提出的一种外延生长技术。其原理是以低熔点的金属是以低熔点的金属(如如Ga Ga、In In 等等)为溶剂为溶剂,以待生长材料以待生长材料(如如GaAsGaAs、Al Al 等等)和掺杂剂和掺杂剂(如如ZnZn、Te Te、Sn Sn 等等)为溶质为溶质,使溶质使溶质在溶剂中呈饱和或过饱和状态在溶剂中呈饱和或过饱和状态,通过通过降温降温冷却使溶质从溶剂冷却使溶质从溶剂中析出中析出,结晶结晶在衬底上在衬底上,实现晶体的外延生长。实现晶体的外延生长。2、GaAs太阳电池两种制造技术LPELPE（liquid phase epitaxy）技术技术液相外延液相外延现在学习的是第9页，共18页 LPE技术优缺点：20世纪90年代初，国外已基本不再发展该技术，但欧、俄、日等地区和国家仍保留LPE 设备,用于研制小卫星电源。现在学习的是第10页，共18页MOCVD是MANASEVIT在1968年提出的一种制备化合物半导体薄层单晶的方法。其原理是采用族、族元素的金属有机化合物Ga(CH3)3、Al(CH3)3、Zn(C2H5)2等和族、族元素的氢化物(PH3、AsH3、H2Se)等作为晶体生长的源材料,以热分解的方式热分解的方式在衬底上进行气相沉积(气相外延),生长-族、-族化合物半导体及其三元、四元化合物半导体薄膜单晶。MOCVDMOCVD（metal-organic chemical vapor depositionmetal-organic chemical vapor deposition）技术）技术金属有机化学气相外延金属有机化学气相外延2、GaAs太阳电池两种制造技术现在学习的是第11页，共18页现在学习的是第12页，共18页小结小结GaAs太阳电池有两种制备技术，为LPE和MOCVD。LPE（liquid phase epitaxy）为液相外延法；MOCVD（metal-organic chemical vapor deposition）金属有机化学气相外延法。现在学习的是第13页，共18页3、GaAs太阳电池国内外应用现在学习的是第14页，共18页3、GaAs太阳电池国内外应用现在学习的是第15页，共18页总结总结单结太阳电池，通常要选用带隙大小位于整个太阳辐射光谱（）的材料，才可达到（）的理论效率。多结太阳能电池，（）选择性的吸收和转换太阳光谱的不同能量，大幅度提高电池的转换效率。最大最大/最小最小 可以可以/不可以不可以GaAs属于（）化合物半导体材料。-族最大可以中间现在学习的是第16页，共18页总结总结多结太阳能电池中，越上层的电池带隙越（）。多结太阳能电池中，越下层的电池带隙越（）。大大/小小大小现在学习的是第17页，共18页2023/3/31感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第18页，共18页
