太阳电池物理与新型太阳电池技术发展课件.pptxVIP

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2023-12-27 发布于江苏
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太阳电池物理与新型太阳电池技术发展课件.pptx

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浅谈太阳电池物理与新型太阳电池技术发展;主要内容;国内外能源市场分析;太阳能系统研究所

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InstituteforSolarEnergySystems;Solarbuzz发布2010年统计数据;2010年度中国光伏行业十大风云人物（排名不分先后）;2010年度中国光伏行业十大创新产品（排名不分先后）;2010年度中国光伏行业十佳应用案例（排名不分先后）;回答两个焦点问题;太阳电池物理问题;;太阳能系统研究所

InstituteforSolarEnergySystems;太阳电池制造成本：材料-电池-组件;太阳电池制造成本：组件-系统安装-并网发电;太阳电池制造成本：发展预测与趋势;新型太阳电池发展;第三代光伏技术旨在利用类似第二代的沉积技术制备高效电池，目标是实现生产成本低于0.5美元每瓦，甚至低于0.2美元每瓦，同时在生产过程中尽量使用无毒物质。

目前他们主要在全硅叠层电池和热载流子电池方面进行研究。;第三代光伏技术的核心理念是高效、长寿与低价。

第三代光伏技术包括：

叠层太阳电池；

热载流子电池；

多电子空穴对电池；

杂质能级以及多能带太阳电池；

热光伏电池和；

运用新材料等制备的电池，如染料敏化电池。

其中大部分的电池还处于实验室试验阶段甚至理论阶段，如多能带太阳电池。但是具有冲击低价、高效这一目标的潜力。;在晶体硅电池迅猛发展的今天，也有学者对MartinA.Green三代电池的说法提出了异议，讨论的核心在于薄膜电池能否取代第一代电池。

按照MartinA.Green当初的设想，薄膜太阳电池将在2020年后成为市场的主流，2020后第三代电池将迅速发展。

有学者也称第三代光伏技术为新一代光伏技术，或者未来一代光伏技术。无论命名如何，学术界一直以来对这一领域都保持了巨大的热情和兴趣，特别是凭借迅猛发展的纳米技术和材料技术，科学家们有机会应对Shockley-Queisser极限效率的挑战。;晶体管之父WilliamBradfordShockley或许没有想到，他关于半导体的工作不仅引???了一次产业革命，在数十年后又为另外一个庞大行业提供了研究的基础。1961年，他与Queisser通过理论计算发现，半导体中光电转换的效率极限约为32%。效率极限与材料的带隙有关，具有最高理论转换效率的材料是GaAs，其极限效率接近32%，而Si的极限效率要低一些。

虽然Shockley预言了半导体太阳电池的极限效率，但是他的结果仅适用了单个p-n结的器件，随着技术日益完善，采用新材料、具有复杂结构的新型光伏器件的制备技术已经出现。对于多个p-n结结构的多结叠层电池和采用纳米技术制备的新材料和新结构的电池而言，它们不受Shockley极限的限制，以至可获得超过40%甚至50%的效率。;WilliamBradfordShockley

(February13,1910–August12,1989)

W.ShockleyandH.J.Queisser,J.Appl.Phys.,32(1961)510;关于光电转换效率;太阳能系统研究所

InstituteforSolarEnergySystems;这个数值没有考虑电池的光子发射损失，因为模型假设这些损失能量又回到了太阳，使太阳保持自身的温度。修正模型考虑了光子发射损失，并假设过程是可逆的，满足卡诺循环的条件，由此得到的转换效率是93.3%，这个数值是实际太阳电池的效率极限。

UNSW研究中心对转换效率为93.3%的器件的结构设计以及发展前途作了全面研究。指出达到这一极限效率的电池器件是有可能实现的，其结构为在无限层Tandem电池中采用一系列光循环装置达到通道带阻辐射。否则，太阳光转换为有用功（包括电能）的热力学极限效率计算结果为86.8%，与无限层Tandem电池的理论效率相同。

另一个研究结果是，理论上Tandem电池不是获得86.8%转换效率的唯一途径。其它一些模型，例如热载流子和能量级联电池的极限效率也是这一数值。;标准太阳电池的效率损失

标准单结太阳电池能量损失来自如图2-1所示的几种过程;图2-1标准太阳电池能量损失过程。(1)晶格热振动损失；