以单晶硅太阳电池为底电池的三结叠层太阳电池效率研究

摘要

叠层太阳电池凭借其多结多带隙结构,拓宽了吸收光谱,减小了热化损失,从而有效提高了能量转换效率.目前世界上效率最高的太阳电池是五结叠层太阳电池,其非聚光效率为38.8％.而三结叠层太阳电池以非聚光37.9％的能量转换效率屈居第二,但相较前者,三结叠层显示出低成本与低工艺难度等优势,为更优的叠层选择.单晶硅储量丰富,制备工艺成熟,价格较其他窄禁带半导体材料更为低廉,是合适的底电池材料.本文综合考虑了包括全串联、串并联、并串联、四端(底电池独立)、四端(顶电池独立)以及六端在内的六种叠层结构.对于单晶硅底电池,首先基于细致平衡理论,在考虑单晶硅中直接辐射复合而忽略俄歇复合的情况下预测了以单晶硅太阳电池为底电池的三结叠层太阳电池的效率.随后利用PC1D软件对实际单晶硅底电池进行模拟,进一步计算了六种不同结构下相应三结叠层太阳电池的效率.