傲世皇朝注册开户?典型晶体硅太阳电池的外量子效率谱如图1所示。以p+/n型太阳电池为例来讨论量子效率的应用。短波长的光子主要在电池表面区被吸收, 因此量子效率谱的短波方向主要反映发射区的信息。产生在靠近表面一层的光生载流子必须扩散到势垒区,因为光生载流子必须在势垒区内实现电荷的分离,这是光伏电压产生的条件。
可以设想如果发射区厚度WP过宽, 大于电子的扩散长度(WPLn),产生在发射区的光生载流子扩散不到势垒区,对光生电流无贡献,势必降低量子效率。因此电池的设计要求WP尽可能薄,至少WP<Ln。过厚的发射区会严重影响电池的短波响应,是不可取的。结合注入效率,发射区的设计应该是薄的和高掺杂的。
此外,表面区光生载流子浓度直接受表面复合速度的影响, 因此短波响应能直接反映表面复合的程度。低能光子在离表面较远的基区被吸收, 因此量子效率谱的长波方向主要反映基区的信息。对应基区的厚度要足够厚, 有利于对长波的充分吸收。但也不能过厚 , 过厚的基区,载流子扩散不到输出电极 ,会影响载流子的收集。长波响应的快速下降是由电池带隙宽度决定的。对于中间波长的光子,主要是在靠近空间电荷区(space charge region, SCR)被吸收。
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量子效率数据可以测量太阳电池的光谱响应,已广泛使用量子效率来诊断太阳电池可能存在疑问的光谱响应偏低区域。比较三洋(Sanyo)的 HIT 电池、NREL 的非晶硅/晶体硅异质结(SHJ)电池和澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)的 PERL电池,这三种电池的内量子效率图谱见图2。
同时,与PERL电池相比, HIT 和 SHJ 电池在蓝光区也有一些损失 , 这主要是由于非晶硅层的吸收, 特别是掺杂非晶硅层的吸收造成的。因此增加红光区响应, 是进一步提HIT和SHJ电池转换效率的一个重要方向。
从以上的分析可以看出,太阳电池的量子效率谱是很有效的分析工具,可以帮助了解电池结构和工艺对电池性能的影响,从而指导电池工艺的改进。
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