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化合物半导体薄膜太阳能电池

时间:2024-11-04 百科知识 版权反馈
【摘要】:化合物半导体薄膜太阳能电池主要由铜铟硒和铜铟镓硒、锑化镉、砷化镓等制作而成,它们都是直接带隙材料,带隙宽度Eg在1~1.6eV之间,具有很好的大范围太阳光谱响应特性,所需材料只要几个微米厚就能吸收阳光的绝大部分,是制作薄膜太阳能电池的优选活性材料。CIS和CIGS电池由于廉价、高效、性能稳定和较强的抗辐射能力得到各国PV界的重视,成为最有前途的新一代太阳能电池,非常有希望在未来十年中进行大规模应用。

化合物半导体薄膜太阳能电池主要由铜铟硒(CIS)和铜铟镓硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)、砷化镓(GaAs)等制作而成,它们都是直接带隙材料,带隙宽度Eg在1~1.6eV之间,具有很好的大范围太阳光谱响应特性,所需材料只要几个微米厚就能吸收阳光的绝大部分,是制作薄膜太阳能电池的优选活性材料。GaAs带隙宽度1.45eV,是非常理想的直接迁移型半导体PV材料,在GaAs单晶衬底上生长单结电池效率超过25%,但价格也高,主要用于太空科学领域。CIS和CIGS电池中所需CIS、CIGS薄膜厚度很小(约2μm),吸收率高达105/cm。CIS电池的带隙宽度Eg为1.04eV,是间接迁移型半导体,只要用Ga替代CIS材料中的部分In,形成Culn1xGaxSe2(简称CIGS)四元化合物,即可提高效率,可实现将带隙宽度Eg调到1.5eV,因而CIGS电池效率高。CIS和CIGS电池由于廉价、高效、性能稳定和较强的抗辐射能力得到各国PV界的重视,成为最有前途的新一代太阳能电池,非常有希望在未来十年中进行大规模应用。缺点是Se、In都是稀有元素,大规模生产材料来源受到一定限制。CdTe电池的带隙Eg为1.5eV,光谱响应与太阳光谱十分吻合,性能稳定,光吸收系数极大,厚度为1μm的薄膜,足以吸收大于CdTe禁带能量的辐射能量的99%,是理想化合物半导体材料,理论效率为30%,是公认的高效廉价薄膜电池材料,一直被PV界看重。缺点是CdTe有毒,会对环境产生污染。因此CdTe电池用在空间等特殊环境。

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