新型叠层硅基太阳能电池的设计

• 作者: 单丹 周寿斌 张超
• 来源期刊: 电子世界
• 年，卷（期）: 2020,（16）
• 所属期刊栏目: 技术交流
• 页码范围: 175,177
• 页数: 2页
• 语种: 中文

摘要

硅基太阳能电池一直是光伏产业发展的主流产品,具有重要的科学研究意义与应用研究价值.众所周知,单晶硅的光学带隙为1.1eV,正好落在太阳光谱的峰值附近,但由于其间接带隙的能带结构,使其对可见光波段的吸收系数较低.同时,由于长波长侧的透射损失与短波长侧的热弛豫损失,结电流损失以及复合损失等,导致单结晶体硅太阳能电池的光电转换效率理论计算值只有30％,称为Shockley-Queisser极限.为了突破这一极限,发展高效率、低成本的第三代硅基太阳能电池,一个主要的解决途径就是实现宽光谱响应,减少长波长和短波长的光学损失.利用能带工程,通过调控半导体的能带结构,增加具有不同带隙的材料数目以匹配太阳光谱,减小能量损失.随着纳米材料制备技术和纳米科学的发展,硅量子点材料逐渐引起了人们的重视.采用硅量子点材料,可以利用量子尺寸效应,通过控制量子点的尺寸以调节量子点的禁带宽度,得到比单晶硅带隙大的可控宽带隙的纳米硅薄膜,有利于提高近紫外-可见光波段的光学吸收,实现宽光谱的吸收增强,因此设计和制备基于半导体硅基纳米材料与结构的宽光谱吸收的太阳能电池已成为目前研究和发展的重要方向之一.