热光伏太阳电池及其研究进展-论文.pdf

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1、2014正河北大学学报(自然科学版)2014第34卷第3期JournalofHebeiUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．34NO．3DOI：10．3969／j．issn．1000—1565．2014．03．021热光伏太阳电池及其研究进展彭英才，刘宝元，周子淳，沈波，马蕾(1．河北大学电子信息工程学院，河北保定071002；2．北京大学介观物理国家重点实验室，北京100871)摘要：热光伏技术是将太阳光辐射出的能量，通过热光伏电池直接转换成电能的技术．由于它可广泛使用热源和具有较高能量输出密度等优点，因此在未来的

2、光伏领域具有很大的发展潜力．本文首先介绍了热光伏系统的工作原理，然后重点评述了Si热光伏电池、Ge热光伏电池、Ⅲ一V族化合物热光伏电池、量子阱热光伏电池和中间带热光伏电池的研究进展，并指出了目前热光伏电池发展所面临的一些问题．关键词：热光伏技术；光学滤波器；热光伏太阳电池；转换效率中图分类号：TM914．4文献标志码：A文章编号：1000—1565(2014)03—0329—08ThermophotovoltaicsolarcellsanditsprogressPENGYingcai，LIUBaoyuan，ZHOUZichun，SHENBo，MALei

3、(1．CollegeofElectronicandInformationalEngineering，HebeiUniversity，Baoding071002，China；2．StateKeyLaboratoryofMesophysics，BeijingUniversity，Beijing100871，China)Abstract：Thermophotovohaic(TPV)energyconversiontechnologyistOtransferdirectlythermalradi-ationofsolarenergyintoelectricen

4、ergybyTPVcells，ithasthepotentialapplicationinthefuturephoto—voltaicfieldsbecauseofitcanusethermalsourcewidelyandhavehighoutputofenergydensity．Inthispaper，theprincipleofTPVsystemisintroducedfirstly．Then。progressesofTPVsolarceils，whicharefabricatedbySi，Ge，m—vcompoundmaterialsaswel

5、lasquantumwellstructures，arereviewed．Finally，someproblemsonthedevelopmentofTPVsolarcellsarepointedoutsimultaneously．Keywords：thermophotovohaictechnology；opticalfilter；thermophotovohaicsolarcell；conversionef—ficiency近几十年来，以太阳电池为主的现代光伏技术获得了迅速发展．作为第1代的单晶si太阳电池、多晶si太阳电池和化合物单晶GaAs太阳电

6、池，它们具有相对较高的转换效率，但是其制作成本也相对较高；作为第2代的薄膜太阳电池耗材少，工艺简单，显著降低了制作成本，但是由于材料性质等方面的限制，其能量转换效率有待提高；2003年，GreenL1提出了以低成本、高效率、无毒性、长寿命和高可靠性为特点的第3代太阳电池，由此开辟了新概念太阳电池研究与开发的新时代口]．在各类太阳电池中，热光伏太阳电池占有重要的地位．由于它对红外波段的光子能量具有很好的吸收特收稿日期：2014—01一lO基金项目：北京大学介观物理国家重点实验室开放性课题；河北省高等学校技术研究项目(2011237)第一作者：彭英才(19

7、48一)，男，河北曲阳人，河北大学教授，博士生导师，主要从事硅基纳米结构光电信息薄膜材料的沉积生长、结构表征、电学特性、光学特性与量子器件的研究．E—mail：86472517@qq．corn第3期彭英才等：热光伏太阳电池及其研究进展选用YbO。作选择辐射器可以较好地解决这个问题l7]．使用YbO。作选择辐射器si作光电池的系统有几点要求：1)选择辐射能量在1．05～1．27eV可调，这是因为禁带宽度在1．1～1．5eV的半导体材料正好处在最佳的光谱吸收范围；2)是应该尽量减小外部反射；3)是应尽量减小背表面复合；4)是辐射密度至少是太阳辐射的5倍，而

8、且串联电阻要足够小．Bitnar等人L8用Yb。O。作选择性辐射器，以石英做滤波器和采用Si光