太阳能光伏发电应用技术-单结非晶太阳电池结构

    太阳能光伏发电应用技术-单结非晶硅太阳电池

　　在非晶硅材料中，硅原子按照一定的键长和键角相互间以无序方式结合形成四面体结构。这种结构中存在许多悬挂键，通过氢原子可以与悬挂键结合使之钝化，形成氢化非晶硅(a-Si:H)。器件质量级的非晶硅薄膜中氢含量为5%～ 15%。

　　常用太阳电池材料的光吸收系数，可见氢化非晶硅材料光吸收系数较大。具有较高的光敏性。其吸收峰分布与太阳光谱峰分布相近，有利于太阳光的利用，故适合制作薄膜太阳电池。虽然从光吸收来说氢化非晶硅材料适合制备薄膜太阳电池，但其本身也存在一些 难以克服的问题。 首先，其光学带隙在 1.7eV左右,这-带隙的材料主要吸收可见光波段的太阳光，对长波段的太阳光不敏感，这限制了非晶硅太阳电池转换效率的提高;其次，非晶硅太阳电池在光照下转换效率会有所降低，即存在光致衰退效应(S.W效应)，电池的稳定性较差。针对非晶硅薄膜电池的光致衰退问题，人们进行了长期的研究,并取得了显著进展。通过改善非晶硅材料的性能、优化电池陷光结构，Oerlikon公司制备的非晶硅电池转换效率已达11.0%。

　　非晶硅薄膜太阳电池通常分为两种结构，即P-I-N结构和N-I-P结构。其中,P-I-N型薄膜电池通常沉积在透明性较好的玻璃或耐高温塑料衬底上;而N-I-P型薄膜薄膜电池通常沉积在不透明或透光性较差的聚酯或不锈钢衬底上，P-I-N 型电池对应能带内部的斜线表征带尾态。由于非晶硅薄膜带尾态的存在，非晶硅电池会产生一些无效光生载流子。因为P层收集空穴，而空穴的迁移率较低，以P层作为迎光层,缩短了光生空穴向P层传输的距离，所以，在非晶硅电池中，般使用P层作为电池的窗口层，即太阳光的入射层。