如何提高太阳能电池效率

影响太阳能电池效率主要有电学损失和光学损失。光学损失主要是表面反射、遮挡损失和电池材料本身的光谱效应特性。电量转换损失来源包括载流子损失和欧姆损失。太阳光之所以有很少的百分比转换为电能，原因归结于不管是哪一种材料的太阳能电池都不能将全部的太阳光转换为电流。晶体硅太阳电池的光谱敏感最大值没有与太阳辐射的强度最大值完全重合。在光能临界值之上一个光量子只产生一个电子—空穴对，余下的能量又被转换为未利用的热量。由于光的反射，阳光中的一部分不能进入电池中。随温度升高，在P-N结附近的厚度减少，从而电池的转换效率就会下降，所以电池的转换效率在冬季要高于炎热的夏天。金投能源小编为您介绍如何提高太阳能电池效率。

1.寻找光电转换新材料

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研究人员发现,像氮化铟这类半导体，它的禁带比原先认为的明显要小,低于0.7eV。这一发现表明,以含有铟、镓和氮的合金为基础的光电池将对所有太阳光谱的辐射——从近红外到紫外都灵敏。利用这种合金可以研制比较廉价的太阳能电池板,而且新型太阳能电池板将比现有的更结实和更高效。有关人员指出,用氮化铟和氮化镓双层制成的多级太阳能电池可以达到理论极限最大效率的50%,为此,一层需要调整到1.7eV的禁带,而另一层需调整到1.1eV的禁带。如果能制成层数很多的太阳能电池,在每层中都具有自己的禁带,则太阳能电池的最大理论效率可达到70%以上。

2.太阳能电池加工工艺革新

一般工业晶体硅太阳能电池的光电转换效率为14%~16%,而采用新的激光加工技术能提高太阳能电池的光电转换效率。德国某研究所的研究人员已经研制出一种制造太阳能电池的加工工艺,即背交叉单次蒸发(RISE)工艺。辅以激光加工技术,用该工艺制造的背接触式硅太阳能电池的光电转换效率达到22%。激光加工技术是RISE加工程序中最关键的技术。

目前,很多厂家都利用激光加工技术生产硅太阳能电池。如采用激光刻槽埋栅极技术,也就是说利用激光技术在硅表面上刻槽,然后填入金属,以起到前表面电接触栅极的作用。与标准的前表面镀敷金属层相比,这种技术的优点能减少屏蔽损耗。另外一种被称之为发射区围壁导通(emitterwrapthrough)技术。用激光在硅晶片上钻通孔,高掺杂壁将发射区前表面的电流传导到背表面的金属接触层,因而能进一步降低屏蔽损耗,提高光电转换效率。

3.最大功率点跟踪

最大功率跟踪(maximupowerpointtracking，MPPT)是并网发电中的一项重要的关键技术，是指控制改变太阳电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点上，根据太阳电池的特性，目前实现的跟踪方法主要有恒压法、功率匹配电路、曲线拟合技术、微扰观察法和增量电导法。

4.聚光技术

使用聚光光学元件形成聚光光伏电池，极大提高光电转换效率、减小电池使用面积，同时由于小尺寸电池可以利用现有集成电路制作工艺来加工，从而使太阳能光伏发电总体成本大幅度降低。聚光是降低光伏电池利用总成本的一种措施。通过聚光器使较大面积的阳光聚在一个较小的范围内形成“焦斑”或“焦带”，并将光伏电池置于“焦斑”或“焦带”上，以增加光强，克服太阳辐射能密度低的缺陷，获得更多的电能输出。未来的发电模式应该是“价廉物美的聚光光学元件+高转化效率光伏电池”。