聚光多结太阳能电池电极优化设计.pdfVIP

第 14 届中国光伏大会 （CPVC14）论文集 聚光多结太阳能电池电极优化设计 1 1 1 2 熊伟平 ，林桂江 ，刘冠洲 ，陈文俊 （1. 厦门市三安光电科技有限公司，厦门 361009 ； 2. 天津三安光电有限公 司，天津 300384 ） 2 摘 要：聚光多结太阳电池短路 Isc 电流密度在 1000 倍聚光条件下高达 14A/cm ， 这要求电池串联电阻 r 尽量小，以降低电阻性功率损耗，提高电池填充因子 FF 从 s 而提高电池光电转换效率。本文通过分析电池串联电阻 rs 的组成部分，研究了受 光面平行栅状电极线宽 W 、间距W 对电池填充因子 FF 及短路电流 Isc 的影响， L S 从而对电池效率的影响。结果表明：相同电极线宽及厚度下，电极间距对填充因 子有显著影响，减小电极间距可提高填充因子，但同时会降低短路电流，因此需 设计合理的电极间距使得填充因子与短路电流乘积最大；相同电极厚度及相同电 极遮光面积前提下，减小电极线宽，可大幅减小电极间距，从而在保证相同电极 遮光面积即相同短路电流前提下，大幅提高填充因子；因此，对于聚光多结太阳 电池电极的优化设计，应在工艺条件允许条件下，尽量降低电极线宽，从而降低 电极之间的间距，使得填充因子与短路电流乘积最大，从而使得电池效率最大化。 本文研究的聚光型 GaInP/GaInAs/Ge 多结电池在 1000 倍聚光条件下，在没有减反 射膜情况下，电池填充因子达到 88%，光电转换效率高达 29.3% 。 关键词：聚光光伏；电极设计；电极线宽；电极间距；电极厚度 1 引言 加的同时，电阻性损耗也随之增加，且 聚光多结化合物太阳能电池被称 在此过程中，短路电流成线性增加，而 为第三代太阳能电池，其具有效率高、 电阻性损耗则成指数增加，最终导致电 热稳定性好等优点。聚光多结太阳能电 池效率急剧下降。因此，在电池芯片的 池一般工作于 1000倍以上聚光条件下， 优化设计中，如何降低电池自身串联电 2 其短路电流密度达到了 14A/cm 以上， 阻是其中最为重要的一部分。本文首先 这就要求其必须具有尽可能低的串联 分析了电池串联电阻的组成部分，进而 电阻r ，以降低电阻性损耗。实践中， 进行电极的优化设计，最终取得短路电 s 电池效率随着聚光倍数的提高，其效率 流与填充因子乘积的最大化，也就是效 逐渐下降，究其原因，正是由于电池自 率最大化。 身串联电阻的存在，致使在短路电流增 2 电池芯片串联电阻的组成部分探讨 115 第 14 届中国光伏大会 （CPVC14）论文集 如图 1所示，电池芯片一般由背电 由于背面电极为全接触，其接触面 极、多结电池外延层、正面电极、减反 积大，因此这部分电阻基本可以忽略。 射膜等结构组成。电池串联电阻r 主要 2.2 半导体材料体电阻