用于线聚焦系统的硅太阳电池

图3.3　背结电池

图解说明双电极均放在电池背面的优势(来自参考文献［2］)

由于聚光条件下最大功率点时电子和空穴的浓度显著提高，为了减小表面复合损失，电池前表面必须经过优异的钝化处理。背结电池对前表面复合敏感度的提高将会提高紫外线诱发的表面钝化性能退化几率。目前有很多方法可以解决这个问题，包括采用低磷扩散技术、各种稳定表面钝化性能的技术以及在透明盖板材料中使用吸收紫外线的材料等。

在高倍聚光光伏应用中，背结电池已被证明是最好的硅电池结构，而且已获得高达27%的转化效率［13，14］。但是，这种电池的市场仍然很小，电池单位面积的成本仍然很高。

在20世纪90年代之前，人们对生产长载流子寿命电池的技术知之甚少，因而形成了背结电池的生产要比传统结构电池的生产复杂、价格高的错误想法。所以，Sunpower［15］将目光投向了质优价高的高效非聚光太阳电池，而没有放在极小的聚光太阳电池市场上。

最近，人们已经研发出了转换效率在40%以上的Ⅲ-Ⅴ族三结太阳电池。这似乎表明晶硅电池用于聚光系统已不具备经济上的竞争优势，尽管晶硅电池也可作为多结电池的一部分。

3.4　用于线聚焦系统的硅太阳电池

很多种太阳电池都可应用于线性聚光光伏系统，此类系统的光强范围为1～5 W/cm2。这些电池单位面积的成本必须低于用于工作在10～50 W/cm2下的点聚焦系统的电池成本。与III-V族三结太阳电池相比，线聚焦系统采用单位面积成本相对较低的硅电池从中、短期来看还是比较有市场前景的。

3.4.1　高效晶硅太阳电池

在槽式聚光器焦斑处所用的传统线聚焦硅电池的尺寸为40 mm×50 mm，工作光强为1～5 W/cm2。电池的两边边缘有两根汇流总线，汇流总线之间有许多金属栅线，栅线间距约300μm(图3.4)。

像背结电池一样把正负极均置于电池背面的设计优势在线性聚光光伏系统中就显得不那么明显了，因为电流密度越小，向阳面所需金属电极就越少。从理论上看，背结电池的金属电阻损失可以设计成任意小的值。但是实际上，金属栅线的厚度还是有个最大限值，超出这个最大值就会出现金属脱落的问题。

不管是常规结构的电池，还是背结电池，均可充分利用可以获得高寿命的工艺加工过程、优异的表面钝化技术、减反射和陷光结构技术，使其效率高达24%以上。

线性聚光光伏系统的市场很小，因此用于此系统的高效电池(效率＞24%)还没有大规模生产。这也说明用于线性聚光的这类电池的成本还是很高，反过来又限制了线性聚光光伏系统在市场中的发展。

3.4.2　对一个太阳下的电池的技术改造

与个别厂家小批量生产的高效聚光硅太阳电池相比，每年大批量生产的非聚光常规太阳电池的成本要低很多。因此，在把常规太阳电池用于线性聚光光伏系统时，若能达到一个比较合理的效率的话，它的经济优势是可想而知的。

一般的非聚光电池若在10个太阳下使用，其开路电压会升高大约10%，但是增加的电阻损失要比增加的开路电压还大，从而导致此电池在聚光条件下使用时其总体效率是降低的。