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CIS太阳能电池.pdf

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CIS太阳能电池.pdf

CIS太阳能电池结构和优势闫伟超 2008221113100013 本文首先简要介绍一下太阳能电池的基本原理、 在未来生活中可能的应用,然后介绍一下我们院目前阶段研究的 CIS太阳能电池的结构、 制备方法以及其主要优势, 最后简要列举了几个影响太阳能电池性能的因素。太阳能电池的基本原理 以硅太阳能电池为例, 当光线照实太阳能电池表面时, 一部分光自卑硅材料吸收光子的能量, 传递给了硅原子, 使电子发生了跃迁, 成为自由电子在 P-N节两侧集聚形成了电势差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率, 这个过程的实质是 光子的能量转换成电能的过程。其中最基本的结构单元就是 P-N节,本文中的例子就是以CuInS2作为 P 型、 ZnO作为 N 型来工作的。基于先进全球能源紧张,开发新的高效能源已经成为各国花巨资抢占的战略高位, 一旦太阳能电池解决了效率以及成本问题, 相信它将会深刻影响我们未来的生活,因为太阳能随处可得,这也就使得能源对我们的地点限制大大减弱。CIS太阳能电池的基本结构,如图, 衬底我们用的是玻璃, 上电极是 ZnO-Al,此种材料透光率较高,中间长了一层缓冲层 Zn( O,S)是为了减少 P-N节处的位错以避免电子在此处发生复合而恶化太阳能电池的性能参数。制备方法 我院制备 CIS太阳能电池组块的方法是 PLD 。 基本过程是先用制备陶瓷的方法制备出 CIS靶材,然后将靶材放进 PLD真空室中进行沉积。CIS组块的优点我们院的 CIS组块优点有以下四点一是直接带宽是 1.55ev,这正好和太阳光谱相符;二是很高的可见光吸收率,这就保证了其较高的转换效率; 三是制造成本低廉; 四是对环境无害,没有毒性很强的组分。最后,列举一些影响太阳能性能的主要因素一 反射损失 从空气垂直入射到半导体材料的光的反射,以硅为例, 在感兴趣的太阳能光谱中, 超过 30的光能被裸露的硅表面反射掉,措施是加减反射膜。二 投射损失如果电池厚度不足够大,某些能量合适能被吸收的光子可能从电池背面穿出,这决定了半导体材料最小厚度。三 光生少子的收集几率在太阳能电池内, 由于存在少子的复合,所产生的光生少子不可能百分百的被收集, 定义光生少子中对太阳能电池的短路电流有贡献的百分比为收集几率。 该参数决定于电池内部区域的复合机理, 也与电池结构的空间位置有关。 一般在此处下功夫主要是减少位错、改变内部结构等。四 辐照效应应用在卫星上的太阳能电池受到太空中高能离子辐射, 体内产生缺陷, 使电池输出功率逐渐下降, 可能影响其使用寿命。辐射产生的缺陷, 相当于复合中心, 辐射后增大了电池内部少子复合率。

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