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III_V族化合物半导体整体多结级连太阳电池_光伏技术的新突破文库 III_V族化合物半导体整体多结级连太阳电池_光伏技术的新突破文库.txt蜜蜂整日忙碌，受到赞扬；蚊子不停奔波，人见人打。多么忙不重要，为什么忙才重要。 本文由飞过无痕zr贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 评 论 III- V族化合物半导体整体多结级连太阳电池 —光伏技术的新突破 —— 陈文浚 带电子激发到导带， 不能对光生电流产生贡献， 这构成了光电 转换中的电流损失。而能量高于半导体带隙宽度的光子只能 将 一 个 电 子 激 发 到 导 带， 把 与 带 隙 宽 度 相 当 的 能 量 传 给 光 生 载流子， 多余的能量则将以声子的形式传给晶格， 变成热能， 构成光电转换中所谓的电压损失。因此， 若选择窄带隙半导 体， 则太阳电池的短路电流密度高而开路电压低； 若选择宽带 隙半导体， 则太阳电池的开路电压高而短路电流密度低。 此 顾 而 失 彼 ， 除 非 引 入 新 的 机 理 ［４］， 其 光 电 转 换 效 率 为 固 有 的 带 隙 宽 度 所 限 制 ， 非 聚 光 条 件 下 的 理 论 上 限 为 ３０％ 。 使 是 带 隙 宽 即 度 与 太 阳 光 谱 较 为 匹 配 的 ＧａＡｓ 单 结 电 池 ， 已 实 现 的 ＡＭ１．５ 效 率 的 最 好 结 果 也 仅 为 ２５％［５］ 。 作者近照 显然， 以多种带隙宽度不同的半导体材料构成级连太阳 电池， 用各级子电池去吸收利用与其带隙宽度最相匹配的那 部分太阳光谱， 从而减小上述单结电池在光电转换过程中的 “ 电 流 损 失 ”和 电 压 损 失 ”， 是 突 破 上 述 光 电 转 换 效 率 限 制 “ 的最好途径。 图 １ 所示， 当设计方案为各级子电池相互叠加 如 时， 子电池要按材料的带隙宽度从宽到窄依次排列。 阳光首 太 先进入顶部带隙最宽的第一级， 未被吸收的波长较长的光则 逐级向下透射进入下层各级电池， 直至被全部吸收。 事实上， 早 在硅太阳电池在贝尔实验室诞生的第二年， 即 １９５５ 年， 就已经 有人提出这样的设计思想。 从上个世纪 ７０ 年代起， 在硅和砷化 镓等单结太阳电池达到较高性能水平后， 为了实现更高的光电 转换效率， 人们开始更多地注意多结级连太阳电池的研究， 有 越来越多的论文对理论设计和方案选择开展探讨 ［６］。 实现多结级连太阳电池结构最简单易行的方法就是分别 制备各级子电池， 然后把它们机械地叠加起来。 例如， 有人曾用 带隙为 １．４２ ｅＶ 的 Ⅲ－Ⅴ 族 化 合 物 半 导 体 ＧａＡｓ 和 带 隙 约 为 １．０ 从 １９５４ 年 第 一 只 光 电 转 换 效 率 达 到 实 际 应 用 水 平 的 硅 太 阳 电 池 在 美 国 贝 尔 实 验 室 诞 生 起 ， 光 伏 技 术 已 有 了 ５０ 多 年 的 发 展 历 史 。 在 上 个 世 纪 ７０ 年 代 引 发 的 能 源 危 机 刺 激 下 ， 在 空间飞行器能源系统需求的牵引下， 这一技术领域内不断取 得 重 要 技 术 突 破 。晶 体 硅 太 阳 电 池 、 晶 硅 薄 膜 太 阳 电 池 、 非 Ⅲ－ Ⅱ－Ⅵ 族 化 合 物 半 导 体 多 晶 薄 膜 Ⅴ族 化 合 物 半 导 体 太 阳 电 池 、 太阳电池等， 越来越多的太阳电池技术日趋成熟。 电转换效 光 率的不断提高及制造成本的持续降低， 使今天的光伏技术在 空间和地面都得到了越来越广泛的应用。而回顾和评价光伏 技 术 在 最 近 １０ 年 的 进 展 ， 基 于 砷 化 镓 的 Ⅲ－Ⅴ 族 化 合 物 半 导 体多结太阳电池技术的迅速发展应是最引人瞩目的里程碑式 突 破 。 时 至 今 天 ， ＧａＩｎＰ２／Ｇａ（ Ｉｎ ） Ａｓ／Ｇｅ 三 结 级 连 太 阳 电 池 大 规 模 生 产 的 平 均 ＡＭ０ 效 率 已 接 近 ３０％ ［１］ ， 使 １０ 年 前 占 据 空 间能源应用主导地位的硅太阳电池几乎让出了全部空间市 场 ［２］ 。在 高 倍 聚 光 条 件 下 ， 这 种 多 结 太 阳 电 池 的 实 验 室 ＡＭ１．５ 效 率 已 接 近 ４０％［３］ 。极 高 的 光 电 转 换 效 率 使 其 在 未 来 的 １０ 年 里有可能与传统的平板式硅太阳电池发电系统在地面应用中 争 夺 市 场 。 最 近 的 发 展 动 态 表 明 ， Ⅲ－Ⅴ 族 化 合 物 半 导 体 多 结 太阳电池， 作为光伏领域内新的技术突破， 有着广阔的发展与 应用前景。