背接触硅太阳电池研究进展

高效率、低成本是晶体硅太阳电池发展的主流方向.背接触电池以其独特的器件结构、简单的制备工艺及较高的电池效率,备受光伏市场的关注.概括了目前国际上研究较多的几种背接触硅太阳电池,对其结构特点、制造技术及发展概况作了系统介绍,并在此基础上提出了需要改进的问题及未来的发展方向.     

热退火对多晶硅特性的影响

为研究热退火对太阳电池用多晶硅的影响,在750～1150℃,N2和O2环境下分别对硅片进行热处理.用傅里叶红外光谱仪和准稳态光电导衰减法测量退火前后的氧碳含量和少子寿命的变化.为了比较,对有相同氧碳含量的直拉硅片进行同样处理.结果发现:在多晶和单晶片中氧碳含量下降很小,意味着没有氧沉淀产生,晶界对碳行为影响不大.多晶硅片在N2和O2环境下,850、950和1150℃下退火,少子寿命都有很大提高,并且在O2中退火比N2中退火少子寿命上升得更多,可能由于在高温退火时大量杂质扩散到晶界处,减少了复合中心.另外,间隙硅原子填充了空位或复合中心从而导致寿命提高.     

热退火对多晶硅特性的影响

为研究热退火对太阳电池用多晶硅的影响,在750～1150℃,N2和O2环境下分别对硅片进行热处理.用傅里叶红外光谱仪和准稳态光电导衰减法测量退火前后的氧碳含量和少子寿命的变化.为了比较,对有相同氧碳含量的直拉硅片进行同样处理.结果发现:在多晶和单晶片中氧碳含量下降很小,意味着没有氧沉淀产生,晶界对碳行为影响不大.多晶硅片在N2和O2环境下,850、950和1150℃下退火,少子寿命都有很大提高,并且在O2中退火比N2中退火少子寿命上升得更多,可能由于在高温退火时大量杂质扩散到晶界处,减少了复合中心.另外,间隙硅原子填充了空位或复合中心从而导致寿命提高.     

热退火对太阳电池用多晶硅特性的影响

对多晶硅片进行三步退火处理,用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和准稳态光电导衰减法(QSSPCD)测硅片退火前后氧碳含量及少子寿命,并对单晶硅片做同样处理进行比较。实验发现:经三步退火后,多晶硅比单晶硅氧碳含量下降的幅度大,这表明多晶硅内部形成的氧沉淀多,其体内的高密度缺陷如晶界、位错等对氧沉淀的形成有促进作用。多晶硅与单晶硅少子寿命大大提高,可能是由于高温退火后晶体内部形成氧沉淀及缺陷的络和物可以作为电活性杂质的吸除中心,从而减少了分散的载流子复合中心,提高了硅片的少子寿命。变化趋势的不同与晶体内部结构有关。     

烧结曲线对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响

针对多晶PERC太阳电池其较大的光衰效应会影响功率输出的问题,研究烧结曲线对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响。在常规烧结曲线1的基础上通过改变烧结曲线峰值温度位置得到优化烧结曲线2和优化烧结曲线3,然后将双面沉积Al2O3/SiNx叠层钝化膜的寿命片和丝网印刷后的多晶PERC电池分别采用不同烧结曲线热处理,最后将样品在70℃、800 W/m2环境下进行45 h光衰处理。结果发现经过烧结曲线1~曲线3处理后的寿命片少子寿命衰减率分别为63%、42%和23%,多晶PERC太阳电池转换效率的衰减率分别为6.46%、3.55%和2.30%,光衰处理后的多晶PERC电池的EL测试结果显示烧结曲线1亮度最小,曲线2次之,曲线3最大。以上结果表明,仅通过烧结炉的烧结曲线优化就可以很明显地减小多晶PERC太阳电池的光致衰减幅度,可为探究抑制多晶PERC太阳电池光致衰减效应的方法提供一种全新的思路。     

硅片表面织构对PERC单晶硅太阳电池电性能影响的研究

通过调整制绒腐蚀液添加剂中表面活性剂和成核剂的添加比例,制备出不同表面织构的硅片,研究了表面活性剂和成核剂的添加比例对硅片表面微观形貌和反射率,以及PERC单晶硅太阳电池电性能的影响规律。结果表明：随着表面活性剂添加比例的增加,腐蚀液对硅片的清洗效果逐渐增强,存在黑斑、麻点及脏污的太阳电池的占比逐渐减少;同时,单晶硅片表面形成的金字塔尺寸(宽度)逐渐减小,比表面积先增大后减小,从而导致太阳电池的光电转换效率呈现先升高再降低的规律;当表面活性剂的添加比例为0.6%时,太阳电池的光电转换效率达到最大值,为22.736%。随着成核剂添加比例的增加,单晶硅片绒面金字塔的均匀性逐渐提升,当成核剂的添加比例大于0.8%时,绒面金字塔的均匀性基本稳定,太阳电池的光电转换效率也达到最大值,为22.784%。     

多晶硅太阳电池的氮化硅薄膜性能研究

用等离子体化学气相沉积（PECYD）法,通过改变[SiH4：N2]/[NH3]的流量比沉积SiN薄膜.用椭圆偏振仪、准稳态光电导衰减法（QSSPCD）、X射线光电子能谱（XPS）、红外吸收光谱（IR）、反射谱,测试氮化硅薄膜的厚度、折射率、少子寿命、Si/N、氢含量、反射率.研究了多晶硅太阳电池沉积氮化硅薄膜的性能,结果发现：沉积温度350℃,沉积时间5 min,[SiH4：N2]/[NH3]=4：1时,沉积氮化硅硅片寿命高、氢含量高钝化效果好、反射率低.     

本征氢化非晶硅薄膜厚度对其钝化性能和HIT太阳电池电性能的影响

以异质结(HIT)太阳电池的本征氢化非晶硅薄膜为研究对象，该HIT太阳电池采用n型硅片作为晶硅衬底，其n型电子传输层(下文简称为“n面”)为入光侧，p型空穴传输层(下文简称为“p面”)为背光侧。首先研究了n面和p面本征氢化非晶硅薄膜的厚度对膜层钝化性能和光透过率的影响，然后进一步研究了n面和p面本征氢化非晶硅薄膜不同厚度匹配设计对HIT太阳电池电性能的影响，并选出了最优厚度匹配方案。研究结果表明：1) n面本征氢化非晶硅薄膜的厚度越薄，n面非晶硅膜层的光透过率越高，但钝化效果会变差；当厚度达到5 nm时，硅片的少子寿命趋于稳定。2)在n面本征氢化非晶硅薄膜厚度一定的情况下，随着p面本征氢化非晶硅薄膜的厚度变厚，硅片的少子寿命先快速增加，当厚度达到9 nm时，硅片的少子寿命趋于稳定；当厚度大于9 nm时，制备的HIT太阳电池的短路电流和填充因子均下降，表明其串联电阻增大，导致光电转换效率降低。3)当n面和p面本征氢化非晶硅薄膜的厚度分别为5、9 nm时，n面的钝化效果和光透过率匹配较好，p面的钝化效果和电阻率匹配最优，即为最优厚度匹配方案；此方案制备得到的HIT太阳电池的光电转换效率达到...     

SiSiC陶瓷衬底上多晶硅薄膜的结构

采用快速热化学气相沉积(RTCVD)法在Si-SiC陶瓷衬底上直接沉积多晶硅薄膜的研究,属国内首次。采用SEM和XRD两种测试方法分析了沉积外延的表面形貌和薄膜晶向,实验发现在RTCVD工艺中生长的多晶硅薄膜结构致密、晶粒较大,为制备低成本的陶瓷衬底多晶硅薄膜太阳电池奠定了基础。