太陽光子有足夠的能量產(chǎn)生空穴-電子對)。由于功率是電壓和電流的乘積，因此對于單結(jié)電池來說，會有一個最優(yōu)的帶隙，這將在理論上產(chǎn)生最高效的器件。如圖8所示。11，最佳帶隙(AM1處對應(yīng)太陽直射)約為1.4 eV。因此晶體硅有一條帶

晶體硅是12ev。回想一下，較高的帶隙增加電壓的代價是較低的電流(較小的一部分)

間隙太低，而a-Si有一個太高而不是最佳的。然而，事實證明，非晶硅有一種方便的特性，即與其他IV類元素制成的合金會引起帶隙的改變。一般來說，在元素周期表中向上移動一行會增加帶隙，而向下移動一行會減少帶隙。參考表8中給出的元素周期表部分。

1、這個規(guī)則表明碳(硅的正上方)會比硅的帶隙更高，而鍺(硅的正下方)會有更低的帶隙。將非晶硅的帶隙從1.75 eV降低到1.4 eV的最佳帶隙，表明硅合金中加入適量的鍺(形成a-Si:H:Ge)有助于提高電池效率。事實就是這樣。

然而，上述關(guān)于a-Si合金的討論引出了一個更重要的機會。例如，當(dāng)a-Si與碳合金化時，禁帶間隙可以增加(約為2ev)，而當(dāng)與鍺合金化時，禁帶間隙將減少(約為1.3 eV)。這表明通過不同合金的p - n結(jié)層壓可以制備多結(jié)光伏器件。

多結(jié)細胞背后的想法是，當(dāng)光子穿透細胞越來越深時，產(chǎn)生帶隙減少的結(jié)。如圖8.57a所示，頂部結(jié)應(yīng)該捕獲能量最高的光子，同時允許能量較低的光子通過到下面的下一個結(jié)，以此類推。在圖8.57b中，一個非晶硅的例子，三結(jié)光伏器件顯示了利用鍺和碳增加或減少a-Si:H帶隙的能力。

理想多結(jié)a- si:H電池的理論最大效率為42%，一些人估計實際可達到的效率約為24% (Carlson和Wagner, 1993)。到世紀之交，多結(jié)非晶硅模組的穩(wěn)定效率幾乎達到11%。

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