在硅上设计 III-V 族多结太阳能电池
材料科学
2013-12-11 v1
摘要
单结硅太阳能电池在光伏领域占据主导地位，但已接近其效率极限。本文提出了受限于硅带隙的串联和三结多结太阳能电池的理想极限效率，从而推荐偏离单结理想的最佳电池结构。考虑使用 III-V 族材料，采用一种 novel 生长方法，能够在硅上产生低缺陷密度的 III-V 族层。为了评估这些 proposed 多结设计的真实潜力，我们提出了一个定量模型，其优势在于使用相同参数联合模拟外量子效率和电流 - 电压特性。该方法产生了基于 Shockley-Read-Hall 寿命的单参数拟合。该模型通过拟合外量子效率、暗电流和转换效率的实验数据得到验证，这些数据来自在无聚光条件下 terrestrial 太阳光谱下的世界纪录串联和三结电池。我们将此定量模型应用于串联和三结太阳能电池的设计，得出的电池设计在无聚光条件下最佳串联电池效率可达 32%，最佳三结电池效率可达 36%。这表明，随着结合 III-V 族和硅材料的多结电池生长方法的开发，无需使用聚光光学器件即可现实地实现接近世界纪录百分之几的效率。
引用
@article{arxiv.1312.2908,
title = {Designing III-V Multijunction Solar Cells on Silicon},
author = {J. P. Connolly and D. Mencaraglia and C. Renard and D. Bouchier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1312.2908},
year = {2013}
}
备注
Preprint of the paper submitted to the journal Progress in Photovoltaics, selected by the Executive Committee of the 28th EU PVSEC 2013 for submission to Progress in Photovoltaics. 10 pages, 7 figures