列数各类高效晶硅太阳能电池
PESC相同,由于刻槽会引进损伤,其性能略低于PESC电池。电池效率达到19.6%。
(2)斯但福大学的背面点接触电池(PCC)
点接触电池的结构与PER1。电池一样,用TCA生长氧化层钝化电池正反面。为了减少金属条的遮光效应,金属电极设计在电池的背面。电池正面采用由光刻制成的金字塔(绒面)结构。位于背面的发射区被设计成点状,50μm间距,10μm扩散区,5μm接触孔径,基区也作成同样的形状,这样可减小背面复合。衬底采用n型低阻材料(取其表面及体内复合均低的优势),衬底减薄到约100μm,以进一步减小体内复合。这种电池的转换效率在AM1.5下为22.3%。(3)德国Fraunhofer太阳能研究所的深结局部背场电池(LBSF)
LBSF的结构与PERL电池类似,也采用TCA氧化层钝化和倒金字塔正面结构。由于背面硼扩散一般造成高表面复合,局部铝扩散被用来制作电池的表面接触,2cm*2cm电池电池效率达到23.3%(Voc=700mV,Isc-~41.3mA,FF一0.806)。
(4)日本sHARP的C一Si/μc-Si异质pp+结高效电池
SHARP公司能源转换实验室的高效电池,前面采用绒面织构化,在SiO2钝化层上沉积SiN为A只乙后面用RF-PECVD掺硼的μc一Si薄 膜作为背场,用SiN薄膜作为后表面的钝化层,Al层通过SiN上的孔与μcSi薄膜接触。5cmX5cm电池在AM1.5条件下效率达到21.4%(Voc=669mV,Isc=40.5mA,FF=0.79)。
(5)我国单晶硅高效电池
天津电源研究所在国家科委“八五”计划支持下开展高效电池研究,其电池结构类似UNSw的V型槽PEsC电池,电池效率达到20.4%。北京市太阳能研究所“九五”期间在北京市政府支持下开展了高效电池研究,电池前面有倒金字塔织构化结构,2cmX2cm电池效率达到了19.8%,大面(5cmX5cm)激光刻槽埋栅电池效率达到了18.6%。
多晶硅高效电池
多晶硅太阳电池的出现主要是为了降低成本,其优点是能直接制备出适于规模化生产的大尺寸方型硅锭,设备比较简单,制造过程简单、省电、节约硅材料,对材质要求也较低。晶界及杂质影响可通过电池工艺改善;由于材质和晶界影响,电池效率较低。电池工艺主要采用吸杂、钝化、背场等技术。
近年来吸杂工艺再度受到重视,包括三氯氧磷吸杂及铝吸杂工艺。吸杂工艺也在微电子器件工艺中得到应用,可见其对纯度达到一定水平的单晶硅硅片也有作用,但其所用的条件未必适用于太阳电池,因而要研究适合太阳电池专用的吸杂工艺。研究证明,在多晶硅太阳电池上,不同材料的吸杂作用是不同的,特别是对碳含量高的材料就显不出磷吸杂的作用。有学者提出了磷吸杂模型,即吸杂的速率受控干两个步骤:①金属杂质的释放/扩散决定了吸杂温度的下限;②分凝模型控制了吸杂的最佳温度。另有学者提出,在磷扩散时硅的自间隙电流的产生是吸杂机制的基本因素。
常规铝吸杂工艺是在电池的背面蒸镀铝膜后经过烧结形成,也可同时形成电池的背场。近几年在吸杂上的工作证明,它对高效单晶硅太阳电池及多晶硅太阳电池都会产生一定的作用。钝化是提高多晶硅质量的有效方法。一种方法是采用氢钝化,钝化硅体内的悬挂键等缺陷。在晶体生长中受应力等影响造成缺陷越多的硅材料,氢钝化的效果越好。氢钝化可采用离子注入或等离子体处理。在多晶硅太阳电池表面采用pECVD法镀上一层氮化硅减反射膜,由于硅烷分解时产生氢离子,对多晶硅可产生氢钝化的效果。
在高效太阳电池上常采用表面氧钝化的技术来提高太阳电池的效率,近年来在光伏级的晶体硅材料上使用也有明显的效果,尤其采用热氧化法效果更明显。使用PECVD法在更低的温度下进行表面氧化,近年来也被使用,具有一定的效果。
多晶硅太阳电池的表面由于存在多种晶向,不如(100)晶向的单晶硅那样能经由腐蚀得到理想的绒面结、构,因而对其表面进行各种处理以达减反射的作用也为近期研究目标,其中采用多刀砂轮进行表面刻槽,对10cmX10cm面积硅片的工序时间可降到30秒,具有了一定的实用潜力。
多孔硅作为多晶硅太阳电池的减反射膜具有实用意义,其减反射的作用已能与双重减反射膜相比,所得多晶硅电池的效率也能达到13。4%。我国北京有色金属研究总院及中科院感光化学研究所共同研制的在丝网印刷的多晶硅太阳电池上使用多孔硅也已达到接近实用的结果。
由于多晶硅材料制作成本低于单晶硅cZ材料,因此多晶硅组件比单晶硅组件具有更大的降低成本的潜力,因而提高多晶硅电池效率的研究工作也受到普遍重视。近10年来多晶硅高效电池的发展很快,其中比较有代表性的工作是Geogia Tech电池,UNSW电池,Kysera电池等。
(1)Geogia Tech电池
Geogia工
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