砷化鎵太陽能電池

名称:砷化鎵太陽能電池

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产品编号:74403230

更新时间:2021-02-11

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详细说明

  技術上解決這一困難的途徑有兩條:一是採用薄膜太陽電池,二是採用聚光太陽電池,減小對原料在量上的依賴程度。常用薄膜電池轉化率較低,因此新型的高倍聚光電池系統受到研究者的重視[1]。聚光太陽電池是用凸透鏡或拋物面鏡把太陽光聚焦到幾倍、幾十倍,或幾百倍甚至上千倍,然後投射到太陽電池上。這時太陽電池可能產生出相應倍數的電功率。它們具有轉化率高,電池佔地面積小和耗材少的優點。高倍聚光電池具有代表性的是砷化鎵(GaAs)太陽電池。

  GaAs屬於III-V族化合物半導體材料,其能隙與太陽光譜的匹配較適合,且能耐高溫。與硅太陽電池相比,GaAs太陽電池具有較好的性能

  砷化鎵電池與硅光電池的比較

  1、光電轉化率:

  砷化鎵的禁帶較矽為寬,使得它的光譜響應性和空間太陽光譜匹配能力較矽好。矽電池的理論效率大概為23%,而單結的砷化鎵電池理論效率達到27%,而多結的砷化鎵電池理論效率更超過50%。

  2、耐溫性

  常規上,砷化鎵電池的耐溫性要好於矽光電池,有實驗數據表明,砷化鎵電池在250℃的條件下仍可以正常工作,但是矽光電池在200℃就已經無法正常運行。

  3、機械強度和比重

  砷化鎵較矽質在物理性質上要更脆,這一點使得其加工時比容易碎裂,所以,常把其製成薄膜,並使用襯底(常為Ge[鍺]),來對抗其在這一方面的不利,但是也增加了技術的複雜度。

  砷化鎵電池的技術發展現狀

  GaAs太陽電池的發展是從上世紀50年代開始的,至今已有已有50多年的歷史。 1954年世界上首次發現GaAs材料具有光伏效應。在1956年,LoferskiJ.J.和他的團隊探討了製造太陽電池的最佳材料的物性,他們指出Eg在1.2~1.6eV範圍內的材料具有最高的轉換效率。 (GaAs材料的Eg=1.43eV,在上述高效率範圍內,理論上估算,GaAs單結太陽電池的效率可達27%)。 20世紀60年代,Gobat等研製了第1個摻鋅GaAs太陽電池,不過轉化率不高,僅為9%~10%,遠低於27%的理論值。 20世紀70年代,IBM公司和前蘇聯Ioffe技術物理所等為代表的研究單位,採用LPE(液相外延)技術引入GaAlAs異質窗口層,降低了GaAs表面的複合速率,使GaAs太陽電池的效率達16%。不久,美國的HRL(HughesResearchLab)及Spectrolab通過改進了LPE技術使得電池的平均效率達到18%,並實現了批量生產,開創了高效率砷化鎵太陽電池的新時代[4]。從上世紀80年代後,GaAs太陽電池技術經歷了從LPE到MOCVD,從同質外延到異質外延,從單結到多結疊層結構的幾個發展階段,其發展速度日益加快,效率也不斷提高,目前實驗室最高效率已達到50%(來自IBM公司數據),產業生產轉化率可達30%以上。