近年來(lái),能源危機(jī)和環(huán)境污染極大地促進(jìn)了光伏行業(yè)的發(fā)展。硅太陽(yáng)能電池來(lái)源廣泛,一直占據(jù)著太陽(yáng)能電池市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。降低成本和提高光電轉(zhuǎn)換效率是太陽(yáng)能電池研究的重點(diǎn)。
薄膜太陽(yáng)能電池是第二代太陽(yáng)能電池,消耗原材料極少,通常厚度為1-2μm,但是硅對(duì)太陽(yáng)光充分吸收的光學(xué)厚度為180μm,所以薄膜太陽(yáng)能電池的吸收層并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)光的全部吸收,造成電池的光電轉(zhuǎn)換率較低。薄膜太陽(yáng)能電池因?yàn)槠渥陨砗穸鹊膯?wèn)題,并不適合表面織構(gòu)化,所以考慮在其表面應(yīng)用混合陷光結(jié)構(gòu)。
混合陷光結(jié)構(gòu)就是應(yīng)用正面陷光結(jié)構(gòu)和背面陷光結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式增強(qiáng)太陽(yáng)能電池的光吸收。電池正面的金屬顆粒會(huì)對(duì)光部分吸收,但電介質(zhì)顆粒因?yàn)槲障禂?shù)很小,所以對(duì)光的吸收很弱,幾乎可以忽略;背面的金屬顆粒比電介質(zhì)顆粒的散射效果要好,所以在電池正面用電介質(zhì)顆粒做陷光結(jié)構(gòu),背面用金屬顆粒做陷光結(jié)構(gòu),通過(guò)分別優(yōu)化正面電介質(zhì)顆粒和背面銀顆粒的占空比來(lái)得到最優(yōu)的混合陷光結(jié)構(gòu)。
1、分析
圖1所示的是薄膜硅太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。電池正面是半徑半球形TiO2顆粒,前電極是ITO導(dǎo)電層,吸收層是單晶硅,電池背面是鑲嵌著半球形銀顆粒的ZnO:Al背電極和一層銀反射鏡。太陽(yáng)光從正面入射,波長(zhǎng)范圍是400-1100nm。
圖2所示的是混合陷光結(jié)構(gòu)電池的全光譜吸收曲線圖。其中,StructureⅠ是無(wú)陷光結(jié)構(gòu)的電池,StructureⅡ是僅正面含有TiO2顆粒的電池,StructureⅢ是僅背面含有Ag顆粒的電池,StructureⅣ是正面含有TiO2顆粒而且背面含有Ag顆粒的電池。