高效太阳能电池砷化镓 砷化镓电池

高效聚光太阳能电池（砷化镓）

35%-39。2%转换效率，5*5 10*10以及各种不同封装形式的加工。

一、砷化镓电池基本介绍

近年来，基于硅材料的太阳能电池价格起伏不定，光伏产业巨大的泡沫由于经济危机而破裂，对产业的健康发展产生了较大影响。
聚光型太阳电池可以减小对原料在量上的依赖程度，进而对降低光伏系统建造成本和产业多元化发展起到积极作用。较之薄膜电池和普通
晶体硅电池，聚光型太阳电池的光电转化率较高，因此受到研究者的高度重视[1]。

聚光太阳电池是用凸透镜或抛物面镜把太阳光聚焦到几倍、几十倍，或几百倍甚至上千倍，然后投射到太阳电池上。这时太阳电池可能产生
出相应倍数的电功率。它们具有转化率高，电池占地面积小和耗材少的优点。高倍聚光电池具有代表性的是砷化镓（gaas）太阳电池。

二、砷化镓电池与硅光电池的比较[3]

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。目前，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，目前常把其制成薄膜，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。

三、砷化镓电池的技术发展现状

1、历程

gaas 太阳电池的发展是从上世纪50年代开始的，至今已有已有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，loferski j. j.和他的团队探讨了制造太阳电池的材料的物性，他们指出eg 在1.2～1.6 ev 范围内的材料具有Zui高的转换效率。（gaas 材料的eg = 1.43 ev ，在上述高效率范围内，理论上估算，gaas单结太阳电池的效率可达27%）。20世纪60 年代，gobat等研制了第1个掺锌gaas 太阳电池，不过转化率不高，仅为9 %～10 %，远低于27 %的理论值。20 世纪70年代，ibm公司和前苏联ioffe 技术物理所等为代表的研究单位，采用lpe(液相外延)技术引入gaalas 异质窗口层，降低了gaas 表面的复合速率，使gaas 太阳电池的效率达16%。不久，美国的hrl(hughes research lab)及spectro lab 通过改进了lpe 技术使得电池的平均效率达到18%，并实现了批量生产，开创了高效率砷化镓太阳电池的新时代[4]。从上世纪80 年代后，gaas 太阳电池技术经历了从lpe 到mocvd，从同质外延到异质外延，从单结到多结叠层结构的几个发展阶段，其发展速度日益加快，效率也不断提高，目前实验室Zui高效率已达到50%（来自ibm公司数据），产业生产转化率可达30%以上。