槽式聚光太阳能系统太阳电池阵列

基于槽式聚光太阳能系统分别对单晶硅电池阵列、多品硅电池阵列、空间太阳电池阵列和砷化镓电池阵列进行测试实验.结果表明,聚光后,前3种电池阵列的Ⅰ-Ⅴ曲线都趋于直线,输出功率急剧减少,系统效率下降较快.而砷化镓电池阵列有较好的Ⅰ-Ⅴ曲线,其效率由聚光前的23.66%增加到26.50%,理论聚光比为16.92时,输出功率放大11.2倍,聚光光伏系统中町采用砷化镓电池阵列以提高效率.砷化镓电池阵列Pm、FF和η的温度系数分别为-0.12W/K、-0.10%/K和-0.21%/K,为避免温度的影响须采用强制冷却方式保证电池效率,同时对外供热.研究表明,10片单晶硅电池串联阵列最佳工作时的理论聚光比为4.23;16片空间太阳电池串联阵列最佳工作时的理论聚光比为8.46.研究工作对提高槽式聚光系统效率和大规模利用聚光光伏发电提供了依据.     

聚光光伏技术及研究进展

<正>聚光光伏技术是指利用光学元件将太阳光汇聚后,通过高转化效率的光伏电池(GaAs基)直接转换为电能的技术,被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术,即聚光光伏(CPV)。1.聚光光伏技术概述GaAs基太阳能电池可分为单结和多结叠层式太阳能电池两类。GaAs、Ge单结太阳电池理论效率27%,实验室效率达到     

聚光太阳电池及其研究进展

介绍了聚光太阳电池的电特性和热特性;综述了聚光硅太阳电池的特点和研究进展,包括背结聚光硅电池、激光刻槽埋栅聚光硅电池和其他具有传统n+/p/p+结构的聚光硅电池;总结了聚光多结太阳电池的研究现状、效率的损失机理以及实现超高效电池的途径.从目前的研究进展可以看出,研发新结构、超高效的聚光太阳电池以降低光伏发电成本的前景一片光明.     

太阳电池减反膜的设计

设计良好的减反膜系,提高太阳电池的光电转换效率是太阳电池研制中的一个重要问题.文章从减反膜理论出发,利用计算机软件模拟分析,获得了单层膜、双层膜系反射率百分比与波长的关系,并给出了具体入射波长(即632.8 nm、800 nm)条件下膜的最佳厚度.采用PC1D软件模拟了覆盖减反膜的单晶硅电池的I-V曲线,证实电池转换效率大大提高.研究结果可应用于太阳电池的设计中.     

基于光纤温度传感器监测的聚光光伏发电系统

针对聚光型太阳能光伏电池能量转换效率和使用寿命受温度影响较大的问题,基于砷化镓半导体吸收式光纤温度传感器,提出一种对聚光光伏发电系统的温度进行实时监测和控制的方法。数值仿真实验结果表明,当冷却水的流速降低、聚光光伏电池工作温度升高时,半导体的吸收波长增加,光纤温度传感系统检测出来的温度较高,这时可以通过节流阀增加冷却水的流速,提高聚光光伏电池与冷却水之间的传热系数,从而降低聚光光伏电池的温度。该方法对于延长聚光光伏电池的使用寿命和提高太阳能的利用率具有一定的理论指导意义。     

晶体硅太阳能电池的光伏特性研究

太阳能光伏技术是把太阳的光能转换成电能的主要方式。目前主要的太阳能光伏转换器件有硅太阳能电池,砷化镓太阳电池,燃料敏华太阳电池和薄膜太阳电池等。其中,硅太阳电池是主要技术。对光伏电池输出特性进行深入广泛的研究具有重要意义。在分析太阳能光伏发电的基本原理基础上,研究了太阳能电池的I-V特性、照度特性,然后对光伏实验系统进行了相关的测试。     

面向电网监测激光光纤供能的瓦级光伏转换器研究

激光光纤供能技术因其安全性和可靠性特别适合应用于电网监测设备的供电中。电网监测对激光光纤供能提出了瓦级功率需求,作为核心组件,具有高光电转换效率的激光光伏转换器对供能系统的长期可靠运行至关重要。基于砷化镓的单PN结光伏转换器可在较低输出功率下获得很好的光电转换效率,但由于开路电压低,增加电流和输出功率会带来高电阻损耗,导致转换效率降低。本文研究了基于单片集成垂直串联多个PN结子电池以提高开路电压和输出功率的方法,并对研制的多结光伏转换器进行了表征测试。测试结果表明,五结光伏转换器的开路电压接近6 V,能以大于54%的转换效率输出5 W功率,且能在较大输出功率范围（约1 W~8 W）保持50%以上转换效率。具体应用中,可根据监测设备的负载功耗和工作条件做进一步优化设计。     

InGaAsP/InGaAs双结太阳电池研究

本文采用MOCVD设备生长了与InP晶格匹配的InGaAs(P)光伏器件。分析了InGaAsP/InGaAs (1.07/0.74 eV)双结太阳电池的QE与I-V特性。在AM1.5D光谱下,InGaAsP/InGaAs双结太阳电池的开路电压,短路电流,填充因子及转换效率分别为0.977 V, 10.2 mA/cm,80.8%,8.94%。对于InGaAsP/InGaAs双结太阳电池,在聚光条件下,其最大转换效率在280个聚光倍数下达到了13%。这一结果预示了GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结太阳电池的潜在应用前景。     

高倍聚光GaInP/InGaAs/Ge三结太阳电池研究

在综述高倍聚光GaInP/InGaAs/Ge三结太阳电池的研究现状与发展趋势的基础上,对高倍聚光太阳电池的关键技术、性能提升方法和可靠性进行了研究。指出提高隧穿电流和降低串联电阻是高倍聚光三结太阳电池的关键技术,并提出了相应的解决方法。采用多异质结构隧穿结提高了隧穿电流,减小横向扩展电阻和栅线电阻降低了总的串联损耗。此外,通过分别提高GaInP顶电池和底电池禁带宽度、降低InGaAs中电池禁带宽度可进一步提高太阳电池的转换效率。最后探讨了高倍聚光太阳电池的可靠性测试标准。     

透镜与电池间距对聚光光伏系统特性影响的实验研究

实验研究了聚光太阳电池上光照强度、短路电流、开路电压、电池温度和光电转换效率随菲涅耳透镜与电池的距离变化关系。结果表明,聚光条件下,太阳电池性能的提高主要源于短路电流的变化,而不是开路电压;聚光后,太阳电池与透镜距离为焦长时,输出功率可以达到最大值;太阳电池的最大单位光强转换效率需要把太阳电池放到透镜焦点前。本文研究结果对于聚光光伏系统的研制具有指导意义。     

聚光作用下光伏电池阵列性能分析

Performance of concentrating photovoltaic/thermal system is researched by experiment and simulation calculation. The results show that the I-V curve of the GaAs cell array is better than that of crystal silicon solar cell arrays and the exergy produced by 9.51% electrical efficiency of the GaAs solar cell array can reach 68.93% of the photovoltaic/thermal system. So improving the efficiency of solar cell arrays can introduce more exergy and the system value can be upgraded. At the same time, affecting factors of solar cell arrays such as series resistance, temperature and solar irradiance also have been analyzed. The output performance of a solar cell array with lower series resistance is better and the working temperature has a negative impact on the voltage in concentrating light intensity. The output power has a -20 W/V coefficient and so cooling fluid must be used. Both heat energy and electrical power are then obtained with a solar trough concentrating photovoltaic/thermal system.     

单晶Si太阳能电池工艺仿真与性能分析

日益成熟的集成电路工艺与器件计算机辅助设计工具有助于缩短半导体工艺和器件的开发周期、降低开发成本,因而越来越被广泛应用。基于TCAD工具,给出了一种简单pn结太阳能电池的工艺过程,详细介绍了其短路电流、开路电压、填充因子以及转换效率等性能参数的仿真方法,并以p型衬底上单晶Si太阳能电池为例,分别讨论了其伏安特性、光谱特性、照度特性和温度特性。与实验方法相比较,基于TCAD的辅助设计方法对加快国内太阳能电池工艺的技术发展将起到积极的作用。     

I—V Curve Characterization of n^＋／p／p^＋ Silicon Solar Cell

The analysis of solar cell performance has been done by simulating the external I-V characteristics of n^ /p/p^ single crystal silicon solar cell under high light intensity and 1.5 air mass(AM).This method allows the maximization of solar cell efficiency.To fabricate low-cost n^ /p/p^ single crystal silicon solar cells,solid source of doped phosphorous and boron was used.     

以技术创新推动晶体硅太阳能电池智慧生产线建设

综述了晶体硅太阳能电池生产线的技术现状,并结合晶体硅电池技术的未来发展方向,分析了晶体硅太阳能电池生产线技术的发展趋势,认为创新工艺及设备、高产能及高效自动化、监控与决策智能化是未来晶体硅太阳能电池生产线的三大主要特征,在此基础上,提出了一种晶体硅太阳能电池智慧生产线,简要介绍了其结构组成,特点及实现。1     

掺镓单晶硅太阳电池和组件的光致衰减性能研究

分别使用掺镓和常规掺硼单晶硅片制备了太阳电池与组件,对电池进行了光照和空焊处理,再采用Halm电池电性能测试仪测试了两种单晶硅太阳电池和组件在光照和空焊实验前后的光电性能.实验结果表明,在相同光照条件下,采用掺镓单晶硅片所制太阳电池的光衰率比用掺硼单晶硅片的低0.91％.空焊后的掺镓单晶硅太阳电池各项光电性能参数的一致性没有出现明显变化,这有利于减少太阳电池之间的失配损失.还发现掺镓单晶硅太阳电池组件的CTM(cell to module)值高于掺硼单晶硅太阳电池组件的CTM值.总之,掺镓单晶硅太阳电池能更好地抑制光致衰减效应,并减小串焊工艺对太阳电池光电性能的影响,获得更高的太阳电池组件功率.     

晶体硅太阳电池烧结工艺优化

金属电极与硅的接触电阻是影响太阳电池填充因子和短路电流进而影响光电转换效率的重要因素之一。首先对晶体硅太阳电池的烧结工艺进行了优化,利用平台式烧结温度曲线代替陡坡式烧结温度曲线。然后,采用Core Scan方法测试工艺优化前后晶体硅太阳电池丝网印刷烧结银电极与硅之间的接触电阻Rc,并测试了工艺优化前后电池片的IV特性。数据显示烧结工艺优化后可减小银电极与硅的接触电阻,从而提高了太阳电池的光电转化效率。平台式烧结温度曲线更适用浅结高方阻的电池结构。     

Parameter estimation and screening of solar cells

The aggregation (sorting) of the individual solar cells into an array is commonly based on a single operating point on the current-voltage (I-V) characteristic curve. an alternative approach for cell performance prediction and cell screening is provided by modelling the cell using an equivalent electrical circuit, in which the parameters involved are related to the physical phenomena in the device. These analytical models may be represented by a double exponential I-V characteristic with seven parameters, by a double exponential model with five parameters or by a single exponential equation with four or five parameters. In this article we address issues concerning methodologies for the determination of solar cell parameters based on measured data points of the I-V characteristic, and introduce a procedure for screening solar cells for arrays. We show that common curve-fitting techniques, e.g. least-squares, may produce many combinations of parameter values while maintaining a good fit between the fitted and measured I-V characteristics of the cell. Therefore, techniques relying on curve-fitting criteria alone cannot be used directly for cell parameterization. We propose a consistent procedure that takes into account the entire set of parameter values for a batch of cells. This procedure is based on a definition of a mean cell representing the batch, and takes into account the relative contribution of each parameter to the overall goodness of fit. the procedure is demonstrated on a batch of 50 silicon cells for Space Station Freedom.     

微晶硅材料高速生长及其在太阳能电池中的应用

高气压耗尽RF-PECVD在高速生长优质微晶硅材料和太阳能电池方面具有巨大的优势.采用这种沉积方法,本征微晶硅材料的生长速度提高到0.32 nm/s,晶化率达58.2%.把这种高速生长的微晶硅材料用作太阳电池的本征吸收层,在没有优化工艺参数和没有采用ZnO增反电极时,电池的转换效率达到4.8%.     

晶体硅太阳能电池焊接技术及其发展趋势

晶体硅太阳能电池的焊接工艺是太阳能电池组件制造过程中最主要的工序之一,随着硅片厚度不断减薄和电池面积不断增大的趋势,焊接过程造成的电池碎片或隐裂是影响组件可靠性的主要因素.主要介绍了晶体硅太阳能电池现有的焊接技术,指出了其发展的趋势,并介绍了未来可应用于晶体硅太阳能电池的新型焊接工艺.     

Are Manufacturing $I$– $V$ Mismatch and Reverse Currents Key Factors in Large Photovoltaic Arrays?

In this paper, two factors typical of large photovoltaic (PV) arrays are investigated: one is the current-voltage (I-V) mismatch consequent to the production tolerance; the other is the impact of reverse currents in different operating conditions. Concerning the manufacturing I-V mismatch, the parameters of the equivalent circuit of the solar cell are computed for several PV modules from flash reports provided by the manufacturers. The corresponding I-V characteristic of every module is used to evaluate the behavior of different strings and the interaction among the strings connected for composing PV arrays. Two real crystalline silicon PV systems of 8 times 250 kW and 20 kW are studied, respectively. The simulation results reveal that the impact of the I-V mismatch is negligible with the usual tolerance, and the insertion of the blocking diodes against reverse currents can be avoided with crystalline silicon technology. On the other hand, the experimental results on I-V characteristics of the aforementioned arrays put into evidence the existence of a remarkable power deviation (3%-4%) with respect to the rated power, linkable to the lack of measurement uncertainty in the manufacturer flash reports.