基于微粒自组装掩模的硅基纳米线异质结电池的设计

发布时间：2021-09-09 18:09

　　光伏电池中所使用的晶体硅成本比较高昂,所以很多商家为降低成本尽量减小硅片的厚度这会直接影响光伏电池的效率。针对此问题提出一种新型纳米线电池,结合异质结电池与纳米线电池的优点一身,既具有异质结电池较高的开路电压,同时又具有纳米线太阳能电池所具有的良好的电子传输通道和陷光的优点。其中制备纳米线的技术用微粒自组装技术代替传统掩模版制作,大大降低了成本。用低成本的原材料和简单的制造工艺设计制造出低成本的太阳能电池。 

【文章来源】：广西节能. 2020,(01)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

有纹理与无纹理光伏电池短路电流

电池顶部采用高带隙晶硅材料制造,吸收短波长光,热损耗低。底部电池由窄带隙C-Si材料制成,可有效吸收长波长区域的太阳辐射。顶部采用的非晶硅是直接带隙(1.7-1.9eV)材料,具有高吸收系数,特别是在短波长区域(380～600nm)。底部采用的晶体硅是间接带隙(1.12eV)材料,可吸收波长短于1170nm的光。其工作原理如图4所示。当光照射在该太阳能电池时,短到中波长具有高能量的光子被本征a-Si层吸收,而低能量光子的长波光将通过N型a-Si层到达底部P型晶体硅被吸收。高能光子在本征层中产生电子-空穴对。N型a-Si层和P型Si衬底之间的电场分离电子-空穴对。电场力使空穴移动到P型硅基层,电子移动到N型a-Si层。i层中的光生空穴可以通过附近的P型硅纳米线更加容易地被收集。硅纳米线还为空穴提供了更优质的传输路径。光生电子的迁移率比空穴大300倍,可以穿过厚的i层到达顶部N型a-Si层,并通过顶部导电薄膜接触收集。

如图6、7所示,黑线是Voc / Isc随着c-Si晶片上顶部电池的不同厚度而变化,其载流子寿命为5μs。红线位于c-Si晶片上,其载流子寿命为10us。绿线位于载波寿命为20us的绿线上。从上图可以看出,Voc随顶部电池厚度的增加而减小。从底部开始,Isc随着顶部单元厚度的增加而增加。然后Isc在某个位置达到最大值。从这些图中,纹理化Si衬底具有比非纹理化Si衬底更高的Isc。在图8中,黑线是随着载流子寿命为5μs的c-Si晶片上顶部电池的不同厚度而改变的效率。红线是c-Si晶片上的效率,其载流子寿命为10us。绿线位于载波寿命为20us的绿线上。从图中可以看出,效率随着顶部电池厚度的增加而增加。在约400nm的厚度下,效率达到最大值。然后效率下降。结果表明,随着顶部电池厚度的增加,顶部电池中吸收的光子越多,顶部电极中的光生载流子越多。


本文编号：3392546