高效晶体太阳能电池

12 4.5

高效叠层太阳能电池总结和展望

，电子在价带上又被不同波

长的太阳光激发。这样一来，两部分的电池一起工作，像两个串连的蓄电池，并 且总功率与两个电池的功率总和相等。 但是，

如果在接合处价带和导带没有被正 确的匹配，

当电子流过时就会因为由此产生的电阻造成功率损耗。 例如， 高效率 的 GaAs/Ge 叠层电池早在 1987

年就已制备出来，结果证明由于电流不匹配而不

能应用。可用可行性分析方法或泊松比和连续性方程设计叠层电池的电流匹配。 另外就是实际应用中叠层电池的稳定性问题。

新型叠层式染料敏化太阳能电池有光电转换效率高、 价格低、 制备工艺简单

并且易于大规模生产的特点。 解决现有太阳能电池效率低、 成本高， 制备工艺复 杂的问题。 虽然短期内，

硅类太阳能电池在市场占有主要比例， 但是在不久的将

来，随着科技的进一步发展，染料敏化叠层太阳能电池有十分广阔的应用前景。 5.

高效聚光型太阳能系统（ CPV

）前景展望

对光伏转换来说，

针对如上提到的光强和太阳能电池对太阳光的有效收集利 用问题，那么“太阳能聚光”是一个重要的研究课题。光伏转换发电的成本主要 取决于太阳能电池的制造成本， 尤其是半导体材料的成本， 很清楚， 如果用较廉

价的聚光透镜或反射镜来代替昂贵的太阳能电池大幅减少太阳能电池元件的使

用数量，就可以大大降低成本，聚光比可以达到几百倍。

聚光太阳能电池是 [

聚光型太阳能电池 ]+[

高聚光镜面菲涅尔透镜 ]+[ 太阳光

追踪器的组合，

利用菲涅尔透镜把太阳光聚焦到面积更小但效率更高的多结太阳 能电池上，

高精度的自动追日跟踪技术提升了系统的发电量， 显著提高太阳能电

池芯片的使用率使其太阳能能量转换效率可达 31% ～ 40.7%

。聚光型太阳能电池 主要材料是 [ 砷化镓 ](GaAs) ，也就是三五族 (III-V)

材料，一般硅晶材料只能够 吸收太阳光谱中 400 ～ 1100nm 波长之能量，

而聚光型不同于硅晶太阳能技术， 透 13

过阳

多光

接谱

面能

化量

合，

物目

半前

导以

体发

可展

吸出

收三

较接

宽面

广

之太

InGaP/GaAs/Ge

的聚光型太阳电池可大幅提高转换效率， 三接面聚光型太阳电池 可吸收 300 ～ 1900nm

波长之能量相对其转换效率可大幅提升。 5.1

聚光型太阳能系统（ CPV

）原理及其构造

基本原理： CPV

通过聚光的方式把一定面积上的光通过聚光系统会聚在一 个狭小的区域（焦斑）

，太阳能电池仅需焦斑面积的大小即可，从而大幅减少了 太阳能电池的用量。同样条件下，倍率越高，所需太阳能电池面积越小。高倍率 CPV 采用 GaAs

等三五族化合物电池， CPV

系统转换效率达到 28

％，较硅基太阳