聚光型太陽能電池如何提升其聚光率？

島輝

請問如何提升其聚光率丫。。。謝謝各位

[ 本帖最后由 清风明月008 于 2007-11-27 14:06 编辑 ]

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啥意思，光聚起来到一片小的光伏区域，
还是聚光的装置本身就是太阳能电池？

島輝

光聚起來照射到一片小的光伏區域，而光伏區域則是太陽能電池

新洁电子

放大镜聚光
9 T0 a6 a: x5 U- ]0 I不过不是很现实，我个人认为，只能通过类似放大镜的装置或者类似镜面反光的装置进行聚光。

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聚光太阳电池组被定义为在聚光条件下使用的基本光伏器件，聚光太阳电池以其转换效率高、成本低等优点著称，被称作是第三代太阳电池，也是探索和研究的前沿。

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聚光技术是降低太阳电池利用总成本的一种有效措施。它通过聚光器使较大面积的阳光会聚在一个较小的范围内，并将太阳电池置于光斑或光带上，以增加光强，克服太阳辐射能流密度低的缺陷，从而获得更多的电能输出。

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太阳电池利用光生伏打效应可以将太阳能直接转换为电能，是光伏发电系统的核心部件。一般来说，太阳电池可分为普通平板光伏太阳电池和聚光太阳电池。聚光太阳电池与普通平板光伏太阳电池的最大区别是入射到太阳电池上的辐照度不同。普通平板光伏太阳电池上的入射辐照度通常为一个太阳（1X=1　000W/m2），而聚光太阳电池上的入射辐照度则为X个太阳（X>1），所以单位面积聚光太阳电池产生的电流要比普通平板光伏太阳电池大。

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聚光太阳电池的费用仅占聚光光伏系统总费用的一小部分，所以可以采用工艺先进、效率更高而价格较贵的太阳电池来提高整个系统的性能。太阳光入射能流密度的提高使得聚光太阳电池表现出与普通平板光伏太阳电池不同的电特性和热特性。首先，入射到太阳电池上的光强的不同对太阳电池的光生电流IL、开路电压Voc、填充因子FF、转换效率η以及寄生电阻产生的影响会不同。在聚光太阳电池的 串联电 阻Rs可 忽 略 的 聚 光 比X范 围内，电池的η是随着X的增加不断增加的。但是随着X的进一步提高，Rs引起的欧姆损失会随之增加，进而导致电池η的下降。普通平板光伏太阳电池由于其Rs相对较高而不适合用于聚光系统，这也意味着聚光太阳电池的Rs必须设计得很小才行，这一点或许是聚光太阳电池和普通平板光伏太阳电池最关键的不同之处。

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一般来说，可以通过增加太阳电池的栅线排布密度和栅线直径或等价直径来降低电池的Rs。此外，太阳电池的Rs引起的欧姆损失还会随着太阳电池尺寸的减小而降低，所以聚光太阳电池的尺寸设计得比普通平板光伏太阳电池的尺寸小。除了Rs，太阳电池的寄生电阻还包括并联电阻Rsh，不过在高倍聚光条件下Rsh引起的电池η损失通常可以忽略。聚光太阳电池的另外一个非常重要的特征就是它的热特性。随着温度的升高，太阳电池的Isc会略有上升，而Voc会下降，进而引起电池η的降低。但是η的下降幅度会随着聚光比的增加而降低，也就是说，在聚光条件下工作的太阳电池受温度的影响会降低。高的Voc降低了 电 池的温度敏 感性，这一 点 已 被Green等 证 实。此 外，Yoon和Garboushian的研究结果表明普通硅电池的效率温度系数为－0．4%/K，而250　X聚光硅电池的效率温度系数为－0．25%/K。但是，随着聚光太阳电池单位面积入射光强的增加，其产生的热量也成比例增加，这使得电池工作温度升高，进而引起电池效率下降。为保证聚光光伏系统 能 在较高效率下工作，系统需要有效的散热装置 来对电池进行冷却。而一般的平板光伏即使无冷却装置其工作温度也仅比环境温度高20℃左右。

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为了使聚光光伏系统获得最优的性能，不同类型的聚光光伏系统需要采用不同类型的聚光太阳电池，这主要取决于聚光器的类型﹑聚光比的大小等。聚光太阳电池主要包括单结聚光硅电池和聚光多结电池。对于像点聚焦的高 倍聚 光 光 伏 系统，通常采用聚光多结电池。聚光多结电池可以在高倍聚光和较高温度下工作，并且具有长期耐受性，但其成本较高。而对于线性聚光的中低倍聚光光伏系统，通常采用比较便宜的聚光硅电池。聚光硅电池的成本之所以不高是因为该电池的生产工艺是对在普通平板光伏系统中应用的硅电池的生产工艺稍作改进而成的，改进的方面主要包括：采用较长少数载流子寿命的材料；设计合适的栅线和陷光结构；改善表面钝化等。

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基于对聚光太阳电池特性的考虑，为了获得适合聚光光伏系统使用的高效聚光硅电池，设计的关键点主要包括：（1）采用具有较长少数载流子寿命的高质量材料；（2）为降低阻值损失和复合损失，合理设计掺杂剂的扩散；（3）尽量降低表面复合；（4）改善电池边缘钝化效果（5）获得优异的反射控制和陷光结构；（6）设计较好的金属接触以降低光学和阻值损失。而满足上述设计要求且已用于聚光光伏系统的聚光硅电池主要包括背结聚光硅电池、激光刻槽埋栅（LGBC）聚光硅电池和具有传统n+/p/p+结构的聚光硅电池。

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背结硅电池（见图1）的特点是正负金属电极以相互交叉的方式布置于电池的背面，窗口层不存在遮光效应，消 除 了 遮 光 效 应 和 串 联 电 阻 之 间 的 矛盾。电池的背电场为点接触引出，既保持了背电场，又减小了电极接触点与电池的接触面积，大大降低了背表面复合、发射区复合和接触电阻，提高了开路电压和短路电流密度，这样电池的正反面可独立优化设计。研究结果表明，背结聚光硅电池在聚光条件 下 的 效 率 已 高 达27．6% （1cm2，92suns，AM1．5D，25℃），是2004年Amonix公司研制的，也是迄今为止聚光硅电池所达到的最高效率。在高倍聚光光伏系统应用中，背结聚光硅电池和传统的n+/p/p+结构的硅电池相比更有发展前景，尽管其单位面积的成本相对较高。