砷化镓电池 / 高效三结砷化镓电池 / 聚光太阳能电池

第三代光伏技术,砷化镓电池,GaAs砷化镓太阳能电池芯片典型效率高于40%(500suns) 电池材料的禁带宽 度 1.86eV InGaP/1.40eV InGaAs /0.6 7eV Ge 减反射膜 TiOx /Al2O3 电池尺寸:10.1×11.01mm± 0.1mm ; 5.59×6.39mm±0.1mm 电池有效面积 99.2 mm2 和30.25mm2 电池厚度 195±15µ m 电极性 N‐on‐P

编号:G5A44667E2F952

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砷化镓:(化学式:GaAs)是镓和砷两种元素所合成的化合物,也是重要的IIIA族、VA族化合物半导体材料。

聚光太阳能电池是[聚光型太阳能电池(Concentrator Photovoltaic)]+[高聚光镜面菲涅尔透镜(Fresnel Lenes)]+[太阳光追踪器(Sun Tracker)]的组合,其太阳能能量转换效率可达31%~40.7%,虽然转换效率高但是由于向阳时间长,过去用于太空产业,现在搭配太阳光追踪器可用于发电产业,聚光型太阳能电池主要材料是聚光砷化镓(GaAs),也就是三五族(III-V)材料,聚光型不同于硅晶圆太阳能技术,透过多接面化合物半导体可吸收较宽广之太阳光谱能量,可吸收太阳光谱中400~1,200nm波长之能量,目前以发展出三接面InGaP/GaAs/Ge的聚光型太阳电池可大幅提高转换效率,而且聚光太阳能电池的耐热性比一般晶圆型太阳能电池又来的高。

能量转换率比较:

薄膜型太阳能(7%~12%)、晶圆型太阳能(12%~20%)、传统核能电厂(30%)、火力发电(36.8%)、聚光太阳能(31%~40.7%)、新式核能电厂(42~57%)

聚光太阳能电池可通过使用透镜将光聚集到狭小的面积上来提高发电效率。不过因聚光引起的温度上升会损伤太阳能电池单元及发电系统,因此往往必须要抑制聚光率才可以。聚光型太阳电池假如使用聚光倍率为1000倍的透镜时,单位模块的太阳能电池单元的成本可降至结晶硅类电池单元的1/10左右,而所需的面积仅硅晶圆的1/2.5,另外聚光型太阳能电池必须要在位于透镜焦点附近时才能发挥功能,因此为使模块总是朝向太阳的方位,必须搭配使用太阳追踪系统,此设计虽然可以提高转换效率,但却存在透镜、聚光发热释放槽以及太阳光追踪系统的重量及体积较大..等问题,因此不适于装在日式住宅的屋顶使用。

其他信息

高效三结砷化镓电池源于空间电源技术 ,为军转民技术

适用于500倍至1000倍聚光光伏发电

工作温度为‐40℃至100℃

最高耐受温度180℃

从上世纪80年代后,砷化镓电池GaAs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,目前实验室最高效率已达到50%(来自IBM公司数据),产业生产转化率可达30%以上。

高效三结砷化镓电池 属于III-V族化合物半导体材料,其能隙与太阳光谱的匹配较适合,且能耐高温。与硅太阳电池相比,GaAs太阳电池具有较好的性能。

砷化镓电池的禁带较硅为宽,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%。

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。

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。