侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

砷化镓太阳电池、Si电池、硅光电池的比较

2013-11-26 14:15
小伊琳
关注

  GaAs太阳电池的发展是从上世纪50年代开始的,至今已有50多年的历史。1954年世界上首次发现GaAs材料具有光伏效应。在1956年,LoferskiJ.J.和他的团队探讨了制造太阳电池的最佳材料的物性,他们指出Eg在1.2~1.6eV范围内的材料具有最高的转换效率。目前实验室GaAs电池的效率最高已经能够达到50%。

  GaAs太阳电池是一种Ⅲ~Ⅴ族化合物半导体太阳电池,与Si太阳电池相比,其特点为:

  (1)转换效率高。

  GaAs的禁带宽度相比于Si要宽,光谱响应特性与太阳光谱的匹配度也比Si要好。所以,GaAs太阳能电池的光电转化效率要高于Si太阳能电池。Si电池的理论效率仅为23%,而单节的GaAs电池理论效率为27%,而多节GaAs的电池理论效率更是高达50%。

  (2)可以制成超薄型电池。

  GaAs是直接带隙半导体,而Si是间接带隙半导体,在可见光到红外的光谱内,GaAs的吸收效率要远远高于Si。同样吸收95%的太阳光,Si需要150μm以上的厚度,但是GaAs只需要5μm~10μm,用GaAs制成的太阳能电池,在质量上可以大大减轻。

  (3)耐高温

  GaAs的本征载流子浓度低,GaAs太阳电池的最大功率温度系数(-2×10-3℃-1)较低比Si(-4.4×10-3℃-1)太阳电池小很多。200℃时,Si太阳电池已不能工作,而GaAs太阳电池的效率仍有约10%。这使得GaAs电池可以在聚光领域有很好的应用。

  (4)抗辐射性能好

  GaAs少子寿命短,在离结几个扩散度外产生的损伤,对光电流和暗电流均无影响。因此,其抗高能粒子辐照的性能优于间接禁带的Si太阳电池。在电子能量为1MeV,通量为1×1015个/cm2辐照条件下,辐照后与辐照前太阳电池输出功率比,GaAs单结太阳电池>0.76,GaAs多结太阳电池>0.81,而BSFSi太阳电池仅为0.70。

  (5)可制成效率更高的多结叠层太阳电池

  随着MOCVD技术的日益完善,Ⅲ~Ⅴ族三元、四元化合物半导体材料(GaInP、AlGaInP、GaInAs)的生长技术取得重大突破,为多结叠层太阳电池研制提供了多种可供选择的材料。

  砷化镓电池与硅光电池的比较

  1、光电转化率:

  砷化镓的禁带较硅为宽,使得它的光谱响应性和空间太阳光谱匹配能力较硅好。硅电池的理论效率大概为23%,而单结的砷化镓电池理论效率达到27%,而多结的砷化镓电池理论效率更超过50%。

  2、耐温性

  常规上,砷化镓电池的耐温性要好于硅光电池,有实验数据表明,砷化镓电池在250℃的条件下仍可以正常工作,但是硅光电池在200℃就已经无法正常运行。

  3、机械强度和比重

  砷化镓较硅质在物理性质上要更脆,这一点使得其加工时比容易碎裂,所以,常把其制成薄膜,并使用衬底(常为Ge[锗]),来对抗其在这一方面的不利,但是也增加了技术的复杂度。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号