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聚光太阳电池组不同类型聚光太阳电池的研究进展

2022/07/16162 作者:佚名
导读:为了使聚光光伏系统获得最优的性能,不同类型的聚光光伏系统需要采用不同类型的聚光太阳电池,这主要取决于聚光器的类型﹑聚光比的大小等。聚光太阳电池主要包括单结聚光硅电池和聚光多结电池。对于像点聚焦的高 倍聚 光 光 伏 系统,通常采用聚光多结电池。聚光多结电池可以在高倍聚光和较高温度下工作,并且具有长期耐受性,但其成本较高。而对于线性聚光的中低倍聚光光伏系统,通常采用比较便宜的聚光硅电池。聚光硅电池的

为了使聚光光伏系统获得最优的性能,不同类型的聚光光伏系统需要采用不同类型的聚光太阳电池,这主要取决于聚光器的类型﹑聚光比的大小等。聚光太阳电池主要包括单结聚光硅电池和聚光多结电池。对于像点聚焦的高 倍聚 光 光 伏 系统,通常采用聚光多结电池。聚光多结电池可以在高倍聚光和较高温度下工作,并且具有长期耐受性,但其成本较高。而对于线性聚光的中低倍聚光光伏系统,通常采用比较便宜的聚光硅电池。聚光硅电池的成本之所以不高是因为该电池的生产工艺是对在普通平板光伏系统中应用的硅电池的生产工艺稍作改进而成的,改进的方面主要包括:采用较长少数载流子寿命的材料;设计合适的栅线和陷光结构;改善表面钝化等。基于对聚光太阳电池特性的考虑,为了获得适合聚光光伏系统使用的高效聚光硅电池,设计的关键点主要包括:(1)采用具有较长少数载流子寿命的高质量材料;(2)为降低阻值损失和复合损失,合理设计掺杂剂的扩散;(3)尽量降低表面复合;(4)改善电池边缘钝化效果(5)获得优异的反射控制和陷光结构;(6)设计较好的金属接触以降低光学和阻值损失。而满足上述设计要求且已用于聚光光伏系统的聚光硅电池主要包括背结聚光硅电池、激光刻槽埋栅(LGBC)聚光硅电池和具有传统n /p/p 结构的聚光硅电池。

聚光太阳电池组背结聚光硅电池

背结硅电池(见图1)的特点是正负金属电极以相互交叉的方式布置于电池的背面,窗口层不存在遮光效应,消 除 了 遮 光 效 应 和 串 联 电 阻 之 间 的 矛盾。电池的背电场为点接触引出,既保持了背电场,又减小了电极接触点与电池的接触面积,大大降低了背表面复合、发射区复合和接触电阻,提高了开路电压和短路电流密度,这样电池的正反面可独立优化设计。研究结果表明,背结聚光硅电池在聚光条件 下 的 效 率 已 高 达27.6% (1cm2,92suns,AM1.5D,25℃),是2004年Amonix公司研制的,也是迄今为止聚光硅电池所达到的最高效率[4]。在高倍聚光光伏系统应用中,背结聚光硅电池和传统的n /p/p 结构的硅电池相比更有发展前景,尽管其单位面积的成本相对较高。

图1背结硅电池

聚光太阳电池组激光刻槽埋栅(LGBC)聚光硅电池

LGBC电池的具体结构见图2。由图2可以看出,在电池的受光面上,不仅可以看到通过激光刻槽获得的埋栅以及化学镀铜,还可以看到金字塔型陷光结构和氮化硅减反射层;而该电池的背电极接触由里向外依次为铝层、铜层和薄 的 银 层。LGBC 聚 光 硅 电 池 的 主 要 特 点 包括:(1)串联电阻低,在高倍聚光下可获得较高的效率;(2)厚的镀铜槽可以承载大电流,同时降低遮光损失;(3)激光刻槽埋栅易于调整以用于最优的聚光比;(4)该电池完全可以采用常规LGBC产工艺制备,因此其产量高。

图2LGBC电池的具体结构

聚光太阳电池组n /p/p 结构的聚光硅电池

该电池采用电阻率为0.5cm、厚度为300μm、直径为100mm的区熔p型硅片制作。电池上表 面 的银栅线 间距为0.3mm(平板光伏硅电池为3mm),栅线与电池接触处通过磷的重掺杂来降低串联电阻。电池通过二氧化硅减反射层以及随机陷光结构实现了对光的高效捕获。如图3所示,电池的每个侧边焊有两个铜片电极,一个焊在前表面的汇流总线上,另一个焊在电池的背面。这些铜片电极为电池电流的输出提供低电阻的通道,而且通过这些铜片电极可以很容易地把电池串联起来形成组件。电池长为50mm,宽为40mm,有效截光面积为19.5cm2,在30suns下效率可达20%~22%。

图3n /p/p 结构的聚光硅电池

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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