太阳能电池的构成及相关材料(二)

2016-08-06 点击数:325

半导体材料

光伏发电系统中的半导体材料可以是硅、多晶薄膜或单晶薄膜。硅材料包括单晶硅、多晶硅和非晶硅。单晶硅具有规则的结构,它比多晶硅光电转换率高。

非晶硅中的硅原子是随机分布的,其光电转换率也低于单晶硅,但是与晶体硅相比,它能捕捉到更多的光子,同时在非晶硅中添加锗或碳进行合金化可以增强其这一特性。

铜铟硒(Copper indium diselenide,CIS)、碲化镉(cadmium telluride,CdTe)和薄膜硅都是常用的多晶薄膜材料,而光电转换率较高的材料如砷化镓(gallium arsenideGaAs)也通常包含单晶硅薄膜材料。上述材料都因其独特的性能而用于特定的光伏发电领域。这些特性包括:结晶度、带隙大小、吸收性能和加工难易程度。

外部因素对半导体的影响

晶体结构中的原子排列顺序决定了半导体材料的结晶度,而太阳能电池的电荷传输、电流密度和能量转换效率都要受到结晶度的影响。半导体材料的带隙是使电子从束缚状态过渡到自由状态(即允许电子传导)所需的最小能量。带隙大小通常以Eg表示,它描述的是价带和导带的能量差。半导体材料的价带是低能级,导带是高能级。吸收系数用于表征某特定波长的光子穿透介质的距离,它决定了光子被介质吸收的能力。吸收系数由电池材料和被吸收光子的波长决定。

各种半导体材料和器件的成本和加工难易程度取决于多种因素,包括材料的种类和使用规模,生产周期以及电池在沉积室内的迁移特性。在具体的光伏发电需求中,每一个因素都将起到重要作用。


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