III-V多结太阳电池子电池光电性能研究
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1.中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所;2.三峡电能有限公司;3.中国长江电力股份有限公司

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Study on the Photovoltaic Performance of Sub-cells in III-V Multijunction Solar Cells
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1.China Three Gorges Renewables (Group) Co.,Ltd;2.China Yangtze Power Co.,Ltd;3.Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano Bionics, Chinese Academy of Sciences

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    摘要:

    优化每个子电池的性能对提升III-V多结太阳电池整体性能至关重要。但子电池的电流电压特性无法直接测量。本文分析了不同结构的III-V多结电池的子电池的光谱响应测试条件,由此可计算子电池电流密度。子电池电压则需要通过光电互译理论计算。由于绝对光子辐照强度测试困难,本文利用黑体辐射改进光电互易理论,获得了符合实际应用的光电互译形式。该方法可以利用实测的子电池的量子效率与不同注入电流密度下的电致发光光谱,结合整体电池的电流电压特性,计算出各个子电池的电流电压特性。突破多结太阳电池只能整体表征性能而无法测试子电池性能的难题,从而可以针对性地优化多结电池结构。

    Abstract:

    Optimizing the performance of each sub-cell is crucial for enhancing the overall performance of III-V multi-junction solar cells. However, the current-voltage characteristics of the sub-cells cannot be directly measured. This article analyzes the spectral response testing conditions of sub-cells of III-V multi-junction solar cells with different structures, from which the current density of the sub-cells can be calculated. The voltage of the sub-cells needs to be calculated through the theory of photoelectric reciprocity. Due to the difficulty in testing the absolute photon irradiance intensity, this study improves the theory of photoelectric reciprocity using blackbody radiation, obtaining a form of photoelectric reciprocity that is more practical for application. This method can utilize the measured quantum efficiency of the sub-cells and the electroluminescence spectra at different injection current densities, combined with the current-voltage characteristics of the overall cell, to calculate the current-voltage characteristics of each sub-cell. This breakthrough overcomes the challenge of multi-junction solar cells being only able to characterize overall performance without testing sub-cell performance, thus enabling targeted optimization of multi-junction cell structures.

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  • 收稿日期:2024-10-24
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