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色散效应对聚光多结太阳电池性能的影响及优化

李欣 林桂江 刘翰辉 陈松岩 刘冠洲

色散效应对聚光多结太阳电池性能的影响及优化

李欣, 林桂江, 刘翰辉, 陈松岩, 刘冠洲
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  • 针对色散效应导致聚光多结太阳电池性能降低的问题,使用分布式三维等效电路模型计算高倍聚光下GaInP/GaInAs/Ge三结太阳电池的输出特性,通过分析电池各层的电压分布、暗电流分布以及横向电流分布,研究了不同电池尺寸下色散效应对电池性能影响的机理.结果表明:色散使多结太阳电池在局部区域的光生电流变得不匹配,随着电池尺寸的减小,局部区域之间失配的光生电流能够以横向电流的形式相互补偿,使电池整体的电流更加匹配,从而减小色散效应的影响.当电池芯片尺寸较大(m 20 mm20 mm)时,色散主要降低电池的短路电流密度,色散光斑下电池的效率仅相当于无色散时的94%;当电池芯片尺寸减小到m 2 mm2 mm时,短路电流密度与无色散时相等,但横向电阻降低了电池的填充因子.当电池芯片尺寸进一步减小到m 0.4 mm0.4 mm时,色散与无色散光斑下电池的各项性能几乎没有差别,效率均约为34.5%,色散效应的影响可忽略不计.
      通信作者: 陈松岩, sychen@xmu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号:61534005)、国家自然科学基金(批准号:61474081)和国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CB632103)资助的课题.
    [1]

    Chen N F, Bai Y M 2007 Physics 36 862 (in Chinese) [陈诺夫, 白一鸣 2007 物理 36 862]

    [2]

    Green M A, Emery K, Hishikawa Y, Warta W, Dunlop E D 2015 Prog. Photovoltaics 23 1

    [3]

    Cotal H L, Lillington D R, Ermer J H, King R R, Karam N H, Kurtz S R, Friedman D J, Olson J M, Ward J S, Duda A, Emery K A, Moriarty T 2000 Proceeding of the 28th Photovoltaic Specialist Conference Anchorage, America, September 15-22 p955

    [4]

    Baig H, Heasman K C, Mallick T K 2012 Renew. Sust. Energ. Rev. 16 5890

    [5]

    Liang Q B, Shu B F, Sun L J, Zhang Q Z, Chen M B 2014 Acta Phys. Sin. 63 168801 (in Chinese) [梁齐兵,舒碧芬,孙丽娟,张奇淄,陈明彪 2014 物理学报 63 168801]

    [6]

    Kurtz S R, O'Neill M J 1996 Proceeding of the 25th Photovoltaic Specialist Conference Washington, America, May 13-17, p361

    [7]

    Cotal H, Sherif R 2005 Proceedings of the 31st Photovoltaic Specialist Conference Florida, America, January 3-7, p747

    [8]

    James L W 1994 IEEE First World Conference on Photovoltaic Energy Conversion Hawaii, America, December 5-9, p1799

    [9]

    Espinet-Gonzlez P, Mohedano R, Garca I, Zamora P, Reystolle I, Benitez P, Algora C, Cvetkovic A, Hernndez M, Chaves J, Miano J C, Li Y 2012 AIP Conf. Proc. 1477 81

    [10]

    Araki K, Kondo M, Uozumi H, Yamaguchi M 2003 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion Orah, Japan, May 11-18, p853

    [11]

    Garca I, Espinet-Gonzlez P, Rey-Stolle I, Algora C 2011 IEEE J. Photovolt. 1 219

    [12]

    Nagel L, Pederson D 2013 https://infoscience. epfl. ch/record/209244/files/4-13-page16.pdf (2013-1-16) [2017-01-03]

    [13]

    Galiana B, Algora C, Rey-Stolle I, Vara I G 2005 IEEE Trans. Electron. Dev. 52 2552

    [14]

    Galiana B, Algora C, Rey-Stolle I 2006 Sol. Energ. Mat. Sol. C 90 2589

    [15]

    Garcia I, Espinet-Gonzlez P, Rey-Stolle I, Barrign E, Algora C 2011 AIP Conf. Proc. 1407 13

    [16]

    Garca I, Algora C, Rey-Stolle I, Galiana B 2008 Proceedings of the 33rd Photovoltaic Specialist Conference San Diego, America, May 11-16, p1

    [17]

    Espinet P, Garca I, Rey-Stolle I, Algora C, Baudrit M 2010 AIP Conf. Proc. 1277 24

    [18]

    Lian R H, Liang Q B, Shu B F, Fan C, Wu X L, Guo Y, Wang J, Yang Q C 2016 Acta Phys. Sin. 65 148801 (in Chinese) [连榕海, 梁齐兵, 舒碧芬, 范畴, 吴小龙, 郭银, 汪婧, 杨晴川 2016 物理学报 65 148801]

    [19]

    Ota Y, Nishioka K 2011 AIP Conf. Proc. 1407 281

    [20]

    Xiong S Z, Zhu M F 2009 Basic and Application of Solar Cells (Beijing: Science Press) pp95-97 (in Chinese) [熊绍珍, 朱美芳 2009 太阳能电池基础与应用 (北京: 科学出版社) 第95-97页]

    [21]

    Shen W Z, Wu C Y 1980 J. Appl. Phys. 51 466

  • [1]

    Chen N F, Bai Y M 2007 Physics 36 862 (in Chinese) [陈诺夫, 白一鸣 2007 物理 36 862]

    [2]

    Green M A, Emery K, Hishikawa Y, Warta W, Dunlop E D 2015 Prog. Photovoltaics 23 1

    [3]

    Cotal H L, Lillington D R, Ermer J H, King R R, Karam N H, Kurtz S R, Friedman D J, Olson J M, Ward J S, Duda A, Emery K A, Moriarty T 2000 Proceeding of the 28th Photovoltaic Specialist Conference Anchorage, America, September 15-22 p955

    [4]

    Baig H, Heasman K C, Mallick T K 2012 Renew. Sust. Energ. Rev. 16 5890

    [5]

    Liang Q B, Shu B F, Sun L J, Zhang Q Z, Chen M B 2014 Acta Phys. Sin. 63 168801 (in Chinese) [梁齐兵,舒碧芬,孙丽娟,张奇淄,陈明彪 2014 物理学报 63 168801]

    [6]

    Kurtz S R, O'Neill M J 1996 Proceeding of the 25th Photovoltaic Specialist Conference Washington, America, May 13-17, p361

    [7]

    Cotal H, Sherif R 2005 Proceedings of the 31st Photovoltaic Specialist Conference Florida, America, January 3-7, p747

    [8]

    James L W 1994 IEEE First World Conference on Photovoltaic Energy Conversion Hawaii, America, December 5-9, p1799

    [9]

    Espinet-Gonzlez P, Mohedano R, Garca I, Zamora P, Reystolle I, Benitez P, Algora C, Cvetkovic A, Hernndez M, Chaves J, Miano J C, Li Y 2012 AIP Conf. Proc. 1477 81

    [10]

    Araki K, Kondo M, Uozumi H, Yamaguchi M 2003 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion Orah, Japan, May 11-18, p853

    [11]

    Garca I, Espinet-Gonzlez P, Rey-Stolle I, Algora C 2011 IEEE J. Photovolt. 1 219

    [12]

    Nagel L, Pederson D 2013 https://infoscience. epfl. ch/record/209244/files/4-13-page16.pdf (2013-1-16) [2017-01-03]

    [13]

    Galiana B, Algora C, Rey-Stolle I, Vara I G 2005 IEEE Trans. Electron. Dev. 52 2552

    [14]

    Galiana B, Algora C, Rey-Stolle I 2006 Sol. Energ. Mat. Sol. C 90 2589

    [15]

    Garcia I, Espinet-Gonzlez P, Rey-Stolle I, Barrign E, Algora C 2011 AIP Conf. Proc. 1407 13

    [16]

    Garca I, Algora C, Rey-Stolle I, Galiana B 2008 Proceedings of the 33rd Photovoltaic Specialist Conference San Diego, America, May 11-16, p1

    [17]

    Espinet P, Garca I, Rey-Stolle I, Algora C, Baudrit M 2010 AIP Conf. Proc. 1277 24

    [18]

    Lian R H, Liang Q B, Shu B F, Fan C, Wu X L, Guo Y, Wang J, Yang Q C 2016 Acta Phys. Sin. 65 148801 (in Chinese) [连榕海, 梁齐兵, 舒碧芬, 范畴, 吴小龙, 郭银, 汪婧, 杨晴川 2016 物理学报 65 148801]

    [19]

    Ota Y, Nishioka K 2011 AIP Conf. Proc. 1407 281

    [20]

    Xiong S Z, Zhu M F 2009 Basic and Application of Solar Cells (Beijing: Science Press) pp95-97 (in Chinese) [熊绍珍, 朱美芳 2009 太阳能电池基础与应用 (北京: 科学出版社) 第95-97页]

    [21]

    Shen W Z, Wu C Y 1980 J. Appl. Phys. 51 466

  • [1] 连榕海, 梁齐兵, 舒碧芬, 范畴, 吴小龙, 郭银, 汪婧, 杨晴川. 高倍聚光光伏模组中三结太阳电池沿光轴方向光电性能与优化. 物理学报, 2016, 65(14): 148801. doi: 10.7498/aps.65.148801
    [2] 张小民, 王建军, 许党朋, 张锐, 林宏焕, 邓颖, 耿远超, 余晓秋, 黄小东. 色散对高能激光光纤前端FM-AM效应的影响. 物理学报, 2010, 59(3): 1857-1862. doi: 10.7498/aps.59.1857
    [3] 梁齐兵, 舒碧芬, 孙丽娟, 张奇淄, 陈明彪. 三结太阳电池在非均匀光照下光斑强度和覆盖比率的优化研究. 物理学报, 2014, 63(16): 168801. doi: 10.7498/aps.63.168801
    [4] 陈应天, 何祚庥. 用于轴对称的两级光学聚光器的非成像二次反射镜. 物理学报, 2013, 62(13): 134209. doi: 10.7498/aps.62.134209
    [5] 彭红玲, 张玮, 孙利杰, 马绍栋, 石岩, 渠红伟, 张冶金, 郑婉华. 直接键合的三结太阳能电池研究. 物理学报, 2014, 63(17): 178801. doi: 10.7498/aps.63.178801
    [6] 魏薇, 张志明, 唐莉勤, 丁镭, 范万德, 李乙钢. 六重准晶涡旋光光子晶体光纤特性. 物理学报, 2019, 68(11): 114209. doi: 10.7498/aps.68.20190381
    [7] 陈翔, 张心贲, 祝贤, 程兰, 彭景刚, 戴能利, 李海清, 李进延. 色散补偿光子晶体光纤结构参数对其色散的影响. 物理学报, 2013, 62(4): 044222. doi: 10.7498/aps.62.044222
    [8] 李林栗, 冯国英, 杨浩, 周国瑞, 周昊, 周寿桓, 朱启华, 王建军. 纳米光纤的色散特性及其超连续谱产生. 物理学报, 2009, 58(10): 7005-7011. doi: 10.7498/aps.58.7005
    [9] 李政颖, 孙文丰, 李子墨, 王洪海. 基于色散补偿光纤的高速光纤光栅解调方法. 物理学报, 2015, 64(23): 234207. doi: 10.7498/aps.64.234207
    [10] 耿易星, 李荣凤, 赵研英, 王大辉, 卢海洋, 颜学庆. 色散对双晶交叉偏振滤波输出特性的影响. 物理学报, 2017, 66(4): 040601. doi: 10.7498/aps.66.040601
    [11] 周康, 黎华, 万文坚, 李子平, 曹俊诚. 太赫兹量子级联激光器频率梳的色散. 物理学报, 2019, 68(10): 109501. doi: 10.7498/aps.68.20190217
    [12] 李曙光, 刘晓东, 侯蓝田. 光子晶体光纤色散补偿特性的数值研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1880-1886. doi: 10.7498/aps.53.1880
    [13] 任国斌, 王 智, 娄淑琴, 简水生. 高折射率芯Bragg光纤的色散特性研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1862-1867. doi: 10.7498/aps.53.1862
    [14] 赵兴涛, 侯蓝田, 刘兆伦, 王 伟, 魏红彦, 马景瑞. 改进的全矢量有效折射率方法分析光子晶体光纤的色散特性. 物理学报, 2007, 56(4): 2275-2280. doi: 10.7498/aps.56.2275
    [15] 甘琛利, 聂志强, 李 岭, 姜 彤, 沈磊剑, 李沛哲, 宋建平, 张彦鹏, 卢克清. 倒V形四能级亚飞秒极化拍的三光子吸收和色散. 物理学报, 2008, 57(1): 243-251. doi: 10.7498/aps.57.243
    [16] 赵岩, 施伟华, 姜跃进. 中心外缺陷对带隙型光子晶体光纤色散特性的影响. 物理学报, 2010, 59(9): 6279-6283. doi: 10.7498/aps.59.6279
    [17] 王伟, 杨博. 菱形纤芯光子晶体光纤色散与双折射特性分析. 物理学报, 2012, 61(6): 064601. doi: 10.7498/aps.61.064601
    [18] 吕金光, 梁静秋, 梁中翥. 空间调制傅里叶变换光谱仪分束器色散特性研究. 物理学报, 2012, 61(14): 140702. doi: 10.7498/aps.61.140702
    [19] 李曙光, 刘晓东, 侯蓝田. 一种晶体光纤基模色散特性的矢量法分析. 物理学报, 2004, 53(6): 1873-1879. doi: 10.7498/aps.53.1873
    [20] 王伟, 杨博, 宋鸿儒, 范岳. 八边形高双折射双零色散点光子晶体光纤特性分析. 物理学报, 2012, 61(14): 144601. doi: 10.7498/aps.61.144601
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-16
  • 修回日期:  2017-04-27
  • 刊出日期:  2017-07-20

色散效应对聚光多结太阳电池性能的影响及优化

  • 1. 厦门大学物理与机电工程学院, 厦门 361005;
  • 2. 厦门市三安光电科技有限公司, 厦门 361009
  • 通信作者: 陈松岩, sychen@xmu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金重点项目(批准号:61534005)、国家自然科学基金(批准号:61474081)和国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CB632103)资助的课题.

摘要: 针对色散效应导致聚光多结太阳电池性能降低的问题,使用分布式三维等效电路模型计算高倍聚光下GaInP/GaInAs/Ge三结太阳电池的输出特性,通过分析电池各层的电压分布、暗电流分布以及横向电流分布,研究了不同电池尺寸下色散效应对电池性能影响的机理.结果表明:色散使多结太阳电池在局部区域的光生电流变得不匹配,随着电池尺寸的减小,局部区域之间失配的光生电流能够以横向电流的形式相互补偿,使电池整体的电流更加匹配,从而减小色散效应的影响.当电池芯片尺寸较大(m 20 mm20 mm)时,色散主要降低电池的短路电流密度,色散光斑下电池的效率仅相当于无色散时的94%;当电池芯片尺寸减小到m 2 mm2 mm时,短路电流密度与无色散时相等,但横向电阻降低了电池的填充因子.当电池芯片尺寸进一步减小到m 0.4 mm0.4 mm时,色散与无色散光斑下电池的各项性能几乎没有差别,效率均约为34.5%,色散效应的影响可忽略不计.

English Abstract

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