双面太阳能电池(BSC)是一种光伏太阳能电池,从两侧(即正面或背面)照射时可以产生电能。另一方面,单面太阳能电池仅在光子撞击其正面时产生电能。双面太阳能电池的效率定义为入射光输出与产生的电能的比率,是在一个或多个太阳光(1 个太阳光 = 1000 W/m2)下独立测量正面和背面的。双面系数(%)定义为相同辐照度下背面效率与正面效率之比。
双面太阳能电池于 20 世纪 70 年代末发明并首次制造用于太空和地面应用,并于 2010 年代成为标准太阳能电池技术。可以预见,到 2030 年,它们将成为太阳能电池制造的主要方法。
双面/双面太阳能电池的工作原理
现在,绝大多数太阳能电池都是由硅制成的。硅是一个半导体,其外电子的能量间隔称为Valence频段,并且完全填充了该带的能级。该价带的上方是一个禁忌频带或不存在电子的能量元件,线条频段位于更远的位置。该线条带几乎没有电子,但是在该位置,在被光子的吸收刺激后,可以容纳价带的电子。这些电子比半导体的普通电子具有更多的能量。到目前为止所描述的SI的电导率(称为固有硅)极低。对磷原子的轻微污染导致线条带中的其他电子,这使得硅N导导液并接收电导率,可以通过改变磷原子的密度来影响。或者,对硼或铝原子的污染可能导致Si p-Leading,并具有也可能受到影响的电导率。这些污染原子吸收了价带中的电子,并留下如此被称为“孔”,其行为就像虚拟的正电荷。 SI太阳能电池通常具有硼恩,因此它们的表现像P型颈部,并且具有狭窄(〜0.5微米)的浅表N型范围。在两者之间,形成了所谓的PN转变,在其中创建了电场,电子和孔拆分,电子到表面的电子以及内部的孔。这样,就产生了一个照片电流,该光电流来自两侧的金属触点。从PN转变掉落的光不会被拆分,生成的电子孔对最终重组,并且不会产生照相流。如下所述,P和N区域在细胞中的作用可以交换。
因此,单面太阳能电池仅在形成结的表面被照射时产生光电流。
另一方面,双面太阳能电池的设计使得电池的两面都处于活动状态,并在任一面(正面或背面)受到照射时产生光电流。
双面太阳能电池的主要优点
额外的发电增益:与P型太阳能电池相比,N型太阳能电池往往会显着提高效率。双面太阳能电池由于双面发电容量和更高的系统效率,将拥有更广阔的应用前景,特别适合多雪地区和屋顶、围栏、声屏障等分布式发电系统。
电池背面效率可达19%以上,利用入射背光源可提高系统的发电量,单位面积容量提升可达10%~30%。
采用双面电池技术的玻璃组件,可以在组件的正面和背面捕获光线。增加光的使用可以提高模块的效率。通过模块的有源后部可实现高达 360 Wp 的总功率(仅前部为 290 Wp/总功率为 320 - 360 Wp)。
效率增益取决于辐射情况(大气和背景)。
具有双面太阳能模块的自由空间系统示例
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