基本介紹
- 中文名：多結光伏電池
- 外文名：Multiple junction photovoltaic cells
- 屬於：太陽能電池
- 優點：較高轉換效率，良好溫度特性
基本構造,製備原理,舉例,特點優勢,
基本構造
多結光伏電池結構通常是由多個子電池和隧穿結構成的。選用幾種具有不同帶隙的半導體材料，每一種半導體構成一種單結子電池，然後按照半導體帶隙寬度的不同，由大到小將這幾種單結子電池串聯起來，就構成了串聯式多結太陽能電池。多結電池可以將太陽光分成多個波段，依靠最表面的寬頻隙半導體太陽能電池吸收高能量的太陽光，用最底層低帶隙半導體電池吸收低能量光，改變了半導體單結電池只能有效吸收單一波段的局限性，從而拓寬了整個電池對太陽光的光譜回響波段，減少能量損失。
為了獲得高光電轉換效率的化合物半導體太陽能電池，僅有PN結作光電轉換活性層是不夠的，人們經過長期的理論和實驗研究，最佳化設計了化合物半導體電池結構，一些異質半導體材料層被加入。目前大多數化合物半導體太陽能電池除了基本的PN結之外，還具有接觸層、視窗層和背場層等，這些層對提高電池轉換效率起著各自特殊的作用。
製備原理
用聚苯乙烯等高分子材料的自組織現象，在底部電池單元上以100nm的間距、基本等間距地配置鈀納米顆粒，然後通過等離子處理去除高分子材料。
接下來，剝離貼上在這上面的頂部電池單元的基板，利用加重粘接法、即加壓粘接的方法與底部電池單元粘合。
此法製備兩種太陽能電池。一種是GaInP、GaAs、InGaAsP、InGaAs四結太陽能電池，另一種是GaInP、GaAs、CIGS三結太陽能電池。
舉例
四結光伏電池的底部電池單元是在InP基板上製作的InGaAs、InGaAsP雙結太陽能電池，頂部電池單元是在GaAs基板上製作的GaAs、GaInP雙結太陽能電池。剝離GaAs基板後，貼合兩個電池製作而成。太陽能電池的轉換效率在不聚光時為30.4%，電池單元的尺寸約為5mm見方。
三結光伏電池的底部電池單元是在玻璃基板上製作的CIGS類太陽能電池，頂部電池單元是在GaAs基板上製作的GaAs、GaInP雙結太陽能電池。剝離頂部電池單元的GaAs基板後，貼合兩個電池製作而成。轉換效率為24.2%，據產綜研介紹，“（轉換效率）在採用這種組合的太陽能電池中為世界最高值”。
特點優勢
多結化合物半導體太陽能電池以其較高的轉換效率，良好的溫度特性，較低的環境污染和較大的成本降低空間等優勢，已成為目前地面套用最具潛力的太陽能電池。
此外，目前的太陽能電池存在著轉換效率普遍偏低、價格普遍偏高的缺點，而多結太陽能電池在實現高轉換效率上有著巨大的潛力，在經濟方面同樣具有較高的潛力。
