iii_v族化合物半导体整体多结级连太阳电池_光伏技术的新突破文库

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1、III_V族化合物半导体整体多结级连太阳电池_光伏技术的新突破文库III_V族化合物半导体整体多结级连太阳电池_光伏技术的新突破文库.txt蜜蜂整日忙碌，受到赞扬；蚊子不停奔波，人见人打。多么忙不重要，为什么忙才重要。本文由飞过无痕zr贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。评论III-V族化合物半导体整体多结级连太阳电池—光伏技术的新突破——陈文浚带电子激发到导带，不能对光生电流产生贡献，这构成了光电转换中的电流损失。而能量高于半导体带隙宽度的光子只能将一个电子激发到导带，把与带隙宽度相当的能量传给

2、光生载流子，多余的能量则将以声子的形式传给晶格，变成热能，构成光电转换中所谓的电压损失。因此，若选择窄带隙半导体，则太阳电池的短路电流密度高而开路电压低；若选择宽带隙半导体，则太阳电池的开路电压高而短路电流密度低。此顾而失彼，除非引入新的机理［４］，其光电转换效率为固有的带隙宽度所限制，非聚光条件下的理论上限为３０％。使是带隙宽即度与太阳光谱较为匹配的ＧａＡｓ单结电池，已实现的ＡＭ１．５效率的最好结果也仅为２５％［５］。作者近照显然，以多种带隙宽度不同的半导体材料构成级连太阳电池，用各级子电池去吸收利用与其带隙宽度最相匹配的那部分太阳光谱，从而减小

3、上述单结电池在光电转换过程中的“电流损失”和电压损失”，是突破上述光电转换效率限制“的最好途径。图１所示，当设计方案为各级子电池相互叠加如时，子电池要按材料的带隙宽度从宽到窄依次排列。阳光首太先进入顶部带隙最宽的第一级，未被吸收的波长较长的光则逐级向下透射进入下层各级电池，直至被全部吸收。事实上，早在硅太阳电池在贝尔实验室诞生的第二年，即１９５５年，就已经有人提出这样的设计思想。从上个世纪７０年代起，在硅和砷化镓等单结太阳电池达到较高性能水平后，为了实现更高的光电转换效率，人们开始更多地注意多结级连太阳电池的研究，有越来越多的论文对理论设计和方案选

4、择开展探讨［６］。实现多结级连太阳电池结构最简单易行的方法就是分别制备各级子电池，然后把它们机械地叠加起来。例如，有人曾用带隙为１．４２ｅＶ的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体ＧａＡｓ和带隙约为１．０从１９５４年第一只光电转换效率达到实际应用水平的硅太阳电池在美国贝尔实验室诞生起，光伏技术已有了５０多年的发展历史。在上个世纪７０年代引发的能源危机刺激下，在空间飞行器能源系统需求的牵引下，这一技术领域内不断取得重要技术突破。晶体硅太阳电池、晶硅薄膜太阳电池、非Ⅲ－Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体多晶薄膜Ⅴ族化合物半导体太阳电池、太阳电池等，越来越多的太阳电池技术日趋成熟。电转

5、换效光率的不断提高及制造成本的持续降低，使今天的光伏技术在空间和地面都得到了越来越广泛的应用。而回顾和评价光伏技术在最近１０年的进展，基于砷化镓的Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体多结太阳电池技术的迅速发展应是最引人瞩目的里程碑式突破。时至今天，ＧａＩｎＰ２／Ｇａ（Ｉｎ）Ａｓ／Ｇｅ三结级连太阳电池大规模生产的平均ＡＭ０效率已接近３０％［１］，使１０年前占据空间能源应用主导地位的硅太阳电池几乎让出了全部空间市场［２］。在高倍聚光条件下，这种多结太阳电池的实验室ＡＭ１．５效率已接近４０％［３］。极高的光电转换效率使其在未来的１０年里有可能与传统的平板式硅太阳电池发电

6、系统在地面应用中争夺市场。最近的发展动态表明，Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体多结太阳电池，作为光伏领域内新的技术突破，有着广阔的发展与应用前景。ｅＶ的Ⅰ－Ⅲ－Ⅵ族化合物半导体ＣｕＩｎＳｅ２构成的双结电池实现了２３．１％的ＡＭ０光电转换效率［７］。由ＧａＡｓ／Ｇｅ［８］和ＧａＡｓ／ＧａＳｂ［９］构成的机械叠加双结电池也都曾实现较高的性能。但即使是对于最简单的双结电池，机械级连的方法也具有难以克服的缺点。先，顶电池对于底电池必须是透明”的。使用厚衬首当“１多结级连太阳电池的高光电转换效率机理和发展背景基于只有能量高于半导体带隙宽作者简介：陈文浚（１９４５—），男

7、，北京市人。现为中国电子科技集团第十八研究所（天津电源研究所）研究员级高级工程师。１９６８年毕业于清华大学半导体材料与器件专业。三十七年来一直在第一线从事太阳电池的基础研究与生产，曾获得八项国家及部市级科技进步奖。从１９９２年起享受政府特殊津贴，１９９４年国家劳动人事部授予＂有突出贡献中、青年专家＂称号。在过去的十年里，领导组建了国内第一条砷化镓太阳电池金属有机物气相外延（ＭＯＶＰＥ）生产线，专门从事基于砷化镓的单结与多结电池研究与生产。第六届全国ＭＯＣＶＤ学术会议以后，为历届此会议组织委员会委员。度的个光子才能且只能激发产生一对光生载流子的原理，

8、由单一半导体材料构成的单结太阳电池只能将太阳光谱中的某一部分有效地转化为电能。量能低于半导体带隙宽度的光子无法将价９７２０