鉅大LARGE | 點擊量:1993次 | 2020年04月10日
HIT太陽能儲能電池的發(fā)展概況
0引言
能源危機和環(huán)境污染問題促進了清潔能源的廣泛研究與應(yīng)用開發(fā)。太陽能光伏發(fā)電是~種利用光伏效應(yīng)將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的新型發(fā)電技術(shù),兇具有資源充足、清潔、安全、壽命長等優(yōu)點,被認為是最有前途的可再生能源技術(shù)之一,已成為可再生能源技術(shù)中發(fā)展最快、最具活力的研究領(lǐng)域。日前國際光伏市場上的太陽能電池重要有晶體硅(包括單晶硅、多晶硅)、非晶/單晶異質(zhì)結(jié)(HIT)、非晶硅薄膜、碲化鎘(CdTe)薄膜及銅銦硒(CIS)薄膜太陽電池等。其中商品化的晶體硅太陽能電池仍占主流,其光電轉(zhuǎn)化效率已達25%,但受到材料純度和制備T藝限制,很難再提高其轉(zhuǎn)化效率或降低成本;而非晶硅太陽能電池雖然能大面積生產(chǎn),造價又低廉,但其轉(zhuǎn)換效率仍比較低,并且穩(wěn)定性差。
為了降低成本同時保持高轉(zhuǎn)換效率,近年來HIT電池得到了迅速的發(fā)展。這種異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的電池是綜合兩者優(yōu)點充分發(fā)揮各自長處的最佳設(shè)計。本文介紹了HIT電池的結(jié)構(gòu)與特點,綜述了HIT電池的發(fā)展現(xiàn)狀,并對HIT電池的未來進行了展望。
1HIT太陽能電池的結(jié)構(gòu)與特點
1.1HIT太陽能電池的結(jié)構(gòu)
圖1為HIT、太陽能電池的基本構(gòu)造,其特點是以光照射側(cè)的p-i型a-Si:H膜(膜厚5~lOnm)和背面?zhèn)鹊膇-n型a_Si:H膜(膜厚5~10nm)夾住晶體硅片,在兩側(cè)的頂層形成透明的電極和集電極,構(gòu)成具有對稱結(jié)構(gòu)的HIT太陽能電池。
1.2HIT太陽能電池的特點
(1)低溫工藝
HIT電池結(jié)合了薄膜太陽能電池低溫(《250℃)制造的優(yōu)點,從而防止采用傳統(tǒng)的高溫(》900℃)擴散工藝來獲得p-n結(jié)。這種技術(shù)不僅節(jié)約了能源,而且低溫環(huán)境使得a_Si:H基薄膜摻雜、禁帶寬度和厚度等可以較精確控制,工藝上也易于優(yōu)化器件特性;低溫沉積過程中,單品硅片彎曲變形小,因而其厚度可采用本底光吸收材料所要求的最低值(約80μm);同時低溫過程消除了硅襯底在高溫處理中的性能退化,從而允許采用低品質(zhì)的晶體硅甚至多晶硅來作襯底。
(2)高效率
HIT電池獨有的帶本征薄層的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),在p_n結(jié)成結(jié)的同時完成r單晶硅的表面鈍化,大大降低了表面、界面漏電流,提高了電池效率。目前HIT電池的實驗室效率已達到23%,市售200W組件的電池效率達到19.5%。
(3)高穩(wěn)定性
HIT電池的光照穩(wěn)定性好,理滄研究表明非品硅薄膜/晶態(tài)硅異質(zhì)結(jié)中的非晶硅薄膜沒有發(fā)現(xiàn)Staebler-Wronski效應(yīng),從而不會出現(xiàn)類似非晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率因光照而衰退的現(xiàn)象;HIT電池的溫度穩(wěn)定性好,與單晶硅電池一0.5%/℃的溫度系數(shù)相比,HIT電池的溫度系數(shù)可達到一0.25%/℃,使得電池即使在光照升溫情況下仍有好的輸出‘。
(4)低成本
HIT電池的厚度薄,可以節(jié)省硅材料;低溫工藝可以減少能量的消耗,并且允許采用廉價襯底;高效率使得在相同輸出功率的條件下可以減少電池的面積,從而有效降低了電池的成本。