全向PERC太阳能电池利用通过图案化PDMS封装入射的周期性局部聚焦光

摘要： 基于晶体硅太阳能电池的光伏板是目前应用最广泛的再生能源电力来源，业界为提高其能量转换效率付出了巨大努力。这些发展通常聚焦于电池级器件改进以抑制光生载流子复合，由此确立了背表面场、钝化发射极和背面接触（PERC）、交叉背接触以及本征薄层异质结等技术方案。本研究提出通过聚二甲基硅氧烷封装实现入射光的周期性局部聚焦来调控准费米能级，从而提升光伏组件级性能——这种改进可与电池级优化形成互补。利用局部聚焦光束改变PERC太阳能电池内部准费米能级，其原理在于电池内部的局域化光子分布。通过控制局部聚焦条件可诱导不同准费米能级，进而产生差异化的效率变化：例如指状电极间中心聚焦能在降低填充因子的同时提升电流密度，而多重局部聚焦则更显著增强填充因子而非电流密度。我们针对不同入射角度研究了这些效应，相比裸电池使总电能产出提升了3.6%。该增幅具有实质意义，因为传统乙烯-醋酸乙烯酯封装会因短波光衰减导致效率下降。不过这也意味着需要开展更多组件尺度研究，以优化局部聚焦方法及其与器件级改进的协同效应，从而开发先进光伏技术。