太陽能電池的芯片材料及轉(zhuǎn)換效率怎么算？

1、晶體硅（單晶硅和多晶硅）太陽能電池：

2004年晶體硅太陽能電池占總量的84.6％，生產(chǎn)技術(shù)成熟，是光伏產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。在光伏產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著統(tǒng)治地位。

對(duì)于高效單晶硅太陽能電池，國(guó)際公認(rèn)澳大利亞新南威爾士大學(xué)達(dá)到了最高轉(zhuǎn)換效率為24.7％，目前世界技術(shù)先進(jìn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率為19－20％。對(duì)于多晶硅太陽能電池澳大利亞新南威爾士大學(xué)多晶硅電池效率已突破19.8％，技術(shù)先進(jìn)產(chǎn)品的效率為15－18％。

2、非晶體硅太陽能電池：

α－Si（非晶硅）太陽能電池一般采用高頻輝光使硅烷分解沉積而成。由于分解溫度低（250－5000C），可在薄玻璃、陶瓷、不銹鋼和塑料底片上沉積1um厚的薄膜，且易于大面積化。非晶硅太陽能電池多數(shù)采用pIN結(jié)構(gòu)，有時(shí)還制成多層疊層式結(jié)構(gòu)。

非晶硅太陽能電池大量生產(chǎn)的大面積產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率為10－12％，小面積產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率已提高到14.6％，疊層結(jié)構(gòu)電池的最高效率為21％。

3、砷化鎵（GaAs）太陽能電池：

GaAs太陽能電池多數(shù)采用液相外延法或MOCVD技術(shù)制備，GaAs太陽能電池的效率可高達(dá)29.5％，一般在19.5％左右。產(chǎn)品具有耐高溫和抗輻射特點(diǎn)，但生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)量受限，主要用作空間電源。以硅片為襯底，擁MOCVD方法制造GaAs/Si異質(zhì)結(jié)太陽能電池是降低成本很有希望的方法，最高效率23.3％，GaAs疊層結(jié)構(gòu)的太陽能電池效率接近40％。

4、其他化合物半導(dǎo)體太陽能電池：

這方面主要有CIS（銅銦硒）薄膜、CdTe(碲化鎘)薄膜和Inp(磷化銦)太陽能電池等。這些太陽能電池的結(jié)構(gòu)與非晶硅電池相似。但CIS薄膜一般厚度為2－3um，已達(dá)到的轉(zhuǎn)換效率為17.7％。CdTe薄膜很適合于制作太陽能電池。其理論轉(zhuǎn)換效率達(dá)30％，目前國(guó)際先進(jìn)水平轉(zhuǎn)換效率為15.8％，多用于空間方面。2004年世界各種太陽能電池產(chǎn)量的種類分布如表2

表22004年世界各種太陽能電池產(chǎn)量的種類分布

序號(hào)太陽能電池種類總產(chǎn)量（MW）百分比（％）

1單晶硅平板電池314.428.6

2多晶硅平板電池669.256.0

3非晶硅（室內(nèi)室外）47.13.9

4帶硅電池41..03.4

5CdTea（碲化鎘）電池13.01.1

6CIS(銅銦硒)3.00.25

7非晶硅/單晶硅電池80.06.7

總量1195.2100

（七）、提高太陽能電池效率的特殊技術(shù)：

晶體硅太陽能電池的理論效率為25％（AMO1.0光譜條件下）。太陽能電池的理論效率與入射光能轉(zhuǎn)變成電流之前的各種可能損耗的因素有關(guān)。其中，有些因素由太陽能電池的基本物理決定的，有些則與材料和工藝相關(guān)。從提高太陽能電池效率的原理上講，應(yīng)從以下幾方面著手：

1、減少太陽能電池薄膜光反射的損失

2、降低pN結(jié)的正向電池（俗稱太陽能電池暗電流）

3、pN結(jié)的空間電荷區(qū)寬度減少，幷減少空間電荷區(qū)的復(fù)合中心。

4、提高硅晶體中少數(shù)載流子壽命，即減少重金屬雜質(zhì)含量和其他可作為復(fù)合中心的雜質(zhì)，晶體結(jié)構(gòu)缺陷等。

5、當(dāng)采取太陽能電池硅晶體各區(qū)厚度和其他結(jié)構(gòu)參數(shù)。

目前提高太陽能電池效率的主要措施如下，而各項(xiàng)措施的采用往往引導(dǎo)出相應(yīng)的新的工藝技術(shù)。

（1）選擇長(zhǎng)載流子壽命的高性能襯底硅晶體。

（2）太陽能電池芯片表面制造絨面或倒金字塔多坑表面結(jié)構(gòu)。電池芯片背面制作背面鏡，以降低表面反射和構(gòu)成良好的隔光機(jī)制。

（3）合理設(shè)計(jì)發(fā)射結(jié)結(jié)構(gòu)，以收集盡可能多的光生載流子。

（4）采用高性能表面鈍化膜，以降低表面復(fù)合速率。

（5）采用深結(jié)結(jié)構(gòu)，幷在金屬接觸處加強(qiáng)鈍化。

（6）合理的電極接觸設(shè)計(jì)以達(dá)到低串聯(lián)電阻等。