高效背接触太阳电池反向热击穿特性研究

基于非等温能量平衡传输模型,利用TCAD半导体器件仿真软件对N型插指背接触(IBC)单晶硅太阳电池反向输出特性进行了仿真研究。通过光电转换效率和反向热击穿特性对IBC太阳电池的性能进行综合评价。全面系统地分析了不同衬底电阻率、发射区表面浓度、发射结结深对IBC电池反向热击穿特性和转换效率的影响。借鉴双极功率半导体器件的抗二次击穿技术并应用于IBC电池,详细分析了发射区边缘刻蚀结构对IBC电池反向热击穿特性的影响。仿真结果表明:高晶硅衬底电阻率、低发射区表面浓度有利于改善IBC电池的反向热击穿特性,但不利于电池转换效率的提高。深结发射区不仅有利于改善IBC电池的热击穿特性,而且有利于电池转换效率的提高。当发射区边缘柱面结未被完全刻蚀时,不具有改善IBC电池反向热击穿特性的作用。当发射区边缘柱面结被完全刻蚀时,随着横向刻蚀距离的增大,热击穿临界电压增大。     

热氧化对工业化n-TOPCon太阳电池的性能影响研究

借助磷掺杂多晶硅钝化接触结构卓越的钝化质量,n-TOPCon太阳电池可获得极佳的电学性能表现。在实际工业化制造过程,获得高性能量产n-TOPCon电池的关键之一是需要实现电池双面钝化结构的匹配与优化。对于硼扩散制备而成的电池正表面,工业上常采用叠层钝化膜沉积前添加热氧化工艺来优化钝化质量。该热氧化过程对n-TOPCon电池正反面钝化结构以及最终的电池电学性能可能造成的影响,进行了详细探究;发现热氧化过程可以优化重掺杂硼扩面的钝化质量,而对于轻掺杂硼扩面有害无益,同时热氧化会导致掺杂多晶硅钝化接触结构的钝化质量下降。未经过氧化处理的n-TOPCon电池在光注入退火工艺处理后可以获得更大的电学性能增益。使用无氧化工艺获得了平均效率达24.02%,最高效率为24.34%的量产n-TOPCon太阳电池。     

IBC太阳电池非均匀掺杂衬底结构参数的优化研究

利用TCAD半导体器件仿真软件设计了一种具有非均匀掺杂衬底结构的N型插指背结背接触(IBC)单晶硅太阳电池.全面系统地分析了非均匀掺杂衬底结构的表面浓度和扩散深度对IBC太阳电池外量子效率、短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率的影响.仿真结果表明:非均匀掺杂衬底结构在一定程度上可提高IBC太阳电池的转换效率;非均匀掺杂衬底结构当扩散深度一定时,存在最优的表面浓度,使得IBC太阳电池的转换效率最高,且非均匀掺杂衬底结构的扩散深度越浅,最优的表面浓度越高.当扩散深度为1.9μm时,最优的表面浓度为3×1016cm-3,电池效率为22.86％;当扩散深度减小到1.1μm时,最优的表面浓度大于1 × 1018cm-3,电池效率大于23.092％.当非均匀掺杂衬底结构的表面浓度一定时,随着扩散深度的增大,IBC太阳电池转换效率随之降低.     

背面点接触结构在晶体硅太阳电池中的应用

背面点接触结构晶体硅太阳电池是实验室高效电池的一种。介绍了目前研究较多的两种背面点接触晶体硅太阳电池,比较了几种背部结构的设计方法和制造工艺,包括背面钝化层的材料选择、背反射层的光学性能、去背结技术以及点电极结构的设计等。并展望了背面点接触太阳电池在工业生产上的前景。     

ITO薄膜和新型金属化对双面TOPCon电池电性能的影响研究

使用磁控溅射设备制备ITO薄膜和全面积银电极,该文分析了ITO薄膜沉积速率、方块电阻、电阻率和透射率的变化情况,以确定最佳工艺,再对电池的发射极和n型多晶硅钝化性能进行测试分析。使用最佳工艺在TOPCon半成品电池正面和背面沉积ITO薄膜和银电极,测试、分析其对电性能的影响。研究结果表明,当溅射时间为24 min时,电阻率相对较小,透过率对应值大约为88%和86%。当正面光照IV测试时,TOPCon电池背面沉积ITO薄膜和银电极比常规浆料印刷电极的短路电流、填充因子和转换效率分别高了61 mA、1.6%和0.28%,且全面积金属电极与氧化硅层、衬底及多晶硅层的接触电阻满足要求。     

高效本征薄层异质结(HIT)太阳电池技术研究进展

高效本征薄层异质结(HIT)是由本征钝化层沉积在a-Si/c-Si界面处组成,这种硅异质结(SHJ)结构由于钝化性能好,实际效率值往往比同质结电池更高。本文首先介绍了HIT高效电池发展现状、电池基本结构的特点,然后从制备工艺、钝化原理、能带带阶等几个方面对衬底层、非晶硅层(本征/掺杂)、TCO薄膜以及金属格栅电极展开讨论,并对未来高效HIT电池的工业化发展趋势做了展望。     

聚光背结背接触太阳电池发射区半宽度的优化研究

利用TCAD半导体器件仿真软件对中低倍聚光光伏系统中应用的N型叉指背接触(IBC)单晶硅太阳电池的电学性能进行了仿真研究。全面系统地分析了在不同聚光比情况下,单元电池发射区半宽度对聚光IBC太阳电池短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率的影响。仿真结果表明:聚光IBC太阳电池的电学性能受到单元电池发射区半宽度和聚光比的显著影响。在不同的聚光比情况下,存在最优的发射区半宽度,使得聚光IBC太阳电池转换效率最高。随着聚光比的增大,最优的发射区半宽度减小。虽然增大聚光比可提高聚光IBC太阳电池的转换效率,但同时减小了最优的发射区半宽度及参考范围,增加了聚光IBC太阳电池的制备难度。     

晶体硅电池表面钝化的研究进展

随着晶体硅太阳电池技术的不断发展,硅片的厚度不断降低,电池表面钝化对提高太阳能电池转化效率变得尤为重要。本文介绍了表面钝化膜在晶体硅太阳电池中的应用,以及几种晶体硅电池表面钝化方法,包括等离子体增强化学气相沉积法、氢化非晶硅、热氧化法、原子层沉积法以及叠层钝化,并分别介绍了它们在应用上的优缺点。分析了制备钝化膜过程中存在的问题,并提出了相应措施及发展趋势。表面钝化技术是提高晶体硅电池转换效率最有效的手段之一,今后晶体硅电池表面钝化技术仍将是国内和国际研究的热点之一。     

N型背接触异质结太阳电池概述

在P型晶体硅太阳电池转换效率提升接近极限的情况下,N型晶体硅太阳电池因少子寿命长、光致衰减小、对金属污染的容忍度高等优点,在光伏行业内掀起了研究和产业化的新浪潮。目前研究较多并实现规模化生产的N型电池主要有钝化效果较好、开路电压高的异质结电池(HJT电池)和受光面积大、短路电流高的背接触电池(IBC电池)。而HIBC电池则是将HJT电池和IBC电池的结构优点有机结合的叠加电池,其具有转化效率高、光稳定性好、工艺温度低和可薄片化等特点。HIBC电池目前尚在研发阶段,仍需攻克核心工艺技术;且其生产成本较高,目前产业化应用较少。但其作为新型N型太阳电池,是未来光伏行业高效电池发展的方向和趋势。     

Si基太阳电池用SiNx:H薄膜的研究进展

SiNx:H薄膜因为具有良好的减反射性质和钝化作用,在晶体硅太阳电池(单晶硅、多晶硅)的研究和生产中得到越来越广泛的应用.介绍了SiNx:H薄膜在硅基太阳电池中的减反射和钝化作用,主要制备方法等研究现状,以及面临的问题和今后的研究趋势.     

硅表面钝化及对异质结太阳电池特性的影响

研究了不同的晶体硅表面钝化方法,测试分析了硅片的少数载流子寿命以及对晶体硅/非晶硅异质结(HIT)太阳电池性能的影响。发现适当时间的HF溶液处理、氢等离子体处理和表面覆盖约3nm的本征非晶硅层能有效提高硅片的少子寿命,从而提高HIT太阳电池的开路电压。对电池制备工艺综合优化后,得到了基于n型晶体硅的光电转换效率为16.75%(Voc=0.596V,Jsc=41.605mA/cm2,FF=0.676,AM1.5,25℃)的HIT太阳电池。     

p型微晶硅膜的研究及其在异质结太阳电池中的应用

首先采用射频等离子体增强化学气相沉积技术制备了电导率为0.13 S/cm、晶化率为50%的p型微晶硅,然后制备了μc-Si∶H(p)/c-Si(n)异质结太阳电池。初步研究了硼掺杂比、辉光功率密度、p型硅薄膜的厚度和氢处理时间等这些参数对电池开压的影响。在优化的工艺参数下得到异质结电池最大开路电压Voc为564mV。     

衬底温度对氢化非晶氧化硅(i-a-SiOx:H)钝化性能的影响研究

本征氢化非晶氧化硅(i-a-SiO_x:H)是a-Si:H/c-Si异质结太阳电池中重要的钝化材料之一。本文采用PECVD法研究不同沉积衬底温度下n-Cz-Si表面沉积i-a-SiO_x:H的钝化性能,采用微波光电导(MW-PCD)和射频光电导(RF-PCD)两种方法测试硅片少子寿命,光谱型椭偏仪检验沉积薄膜的晶型。结果表明：(1)椭偏仪结果显示实验所沉积薄膜为所需非晶型;(2)MW-PCD与RF-PCD法测试均显示,n-Cz-Si双面室温(25℃)沉积i-a-SiO_x:H后硅片少子寿命很低,随沉积衬底温度升高硅片少子寿命先增加后减少,25℃少子寿命最低,200℃～220℃(不同位置略有差别)少子寿命最高、钝化效果最优。     

95%高双面率异质结太阳电池的叠层减反射研究

本文通过PV Lighthouse模拟了硅片厚度(从50μm至200μm)对晶硅异质结(SHJ)太阳电池的光学吸收及光生电流密度的影响,剖析了电池柔性化面临的瓶颈问题,并模拟了不同厚度的TCO/MgF₂与TCO/SiO₂减反射结构,获得了最佳光生电流密度。通过热蒸发制备了MgF₂薄膜,射频磁控溅射制备了SiO₂薄膜,经过优化构建了具有高透过率(92.56%)的MgF₂/SiO₂叠层减反射结构,将器件入光面反射率从6.70%降低至5.46%。在SHJ电池背面应用MgF₂/SiO₂叠层减反射结构,正面辅以单层SiO₂或MgF₂减反射薄膜,背面入光时的外部量子效率(EQE)显著提高了2.35%,使短路电流密度提升1.10 mA/cm²以上。该叠层减反射方案实现了95.16%的超高双面率,对提升双玻组件的发电量具有重要意义。     

多层减反射膜对PERC太阳电池性能的影响

优化晶体硅材料的光学特性,可有效提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率.采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法,在钝化发射极和背表面太阳电池(PERC)上成功制备出叠层结构的多层减反射薄膜提升硅材料的光学特性.研究结果表明,正面使用二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅作为器件的叠层介质膜,将SiO2/S...     

异质结太阳能电池的仿真模拟研究和界面态密度对效率的影响

大量文献已经报道非晶硅/晶体硅异质结电池每层材料的参数对电池的影响,如厚度、掺杂浓度等,但是并没有进一步给出透明导电氧化物薄膜TCO的功函数对电池的影响以及如何选择合适的TCO,也很少有报道界面态密度对异质结太阳能电池的影响机理。本研究表明,对于n型单晶硅片为衬底的异质结电池,发射场的TCO功函数越大越好,最佳范围是5.4～6.3 eV。对于背场的TCO功函数越小越好,最佳范围是3.6～4.0 eV。另外研究表明,对于n型衬底的非晶硅/晶体硅异质结电池(HIT电池),与衬底背面与非晶硅的界面态(Dit2)相比,衬底前表面与非晶硅的界面态(Dit1)是影响电池性能的主要因素,并且Dit1和Dit2态中,与类施主态相比,对电池效率起到主要影响作用的都是类受主态。     

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.     

基于碳纳米管背电极的晶体硅太阳能电池

碳纳米管(CNTs)具有优异的电学与光电性能,可用作太阳能电池的空穴传输材料。本文将CNTs薄膜置于晶体硅(c-Si)太阳能电池的背面,以取代铝背电极,构成c-Si/CNTs太阳能电池。c-Si/CNTs太阳能电池的短路电流密度可达35.5 mA·cm~(-2),比刷涂铝背极c-Si电池的高8%。表明CNTs具有很强的空穴收集和输运能力,可用作c-Si太阳能电池的背电极。用稀氢氟酸(HF)处理c-Si/CNTs界面,放置100 h后,电池的填充因子由44.5%提高到62.6%,转换效率由7.1%提高到10.9%。     

P型微晶硅材料及在薄膜太阳电池上的应用

采用VHF—PECVD技术沉积硼掺杂的P型微晶硅薄膜材料,在硅烷浓度（SC）为0．8％,反应气压93Pa时,随等离子体功率的增加,材料的晶化率和电导率先增大,后减小;薄膜的透过率随功率的增大而增加。将获得的P型微晶硅薄膜应用在微晶硅薄膜太阳电池中,电池结构为glass／pμc-Si：H／I-μe-Si：H／n-μc-Si：H／Al,厚度约1μm,没有背反射电极的情况下,电池效率达到了7．32％（Voc=0．520V,Jsc=21．33mA／cm^2,FF=64．74％）。     

光化学气相沉积非晶硅和微晶硅太阳电池的发展

本文综述了光化学气相沉积(Photo-CVD)法分解硅烷(SiH_4、Si_2H_6)制备非晶硅(a-Si)膜的简单原理、a-Si 膜的性质、a-Si 和微晶硅(μc-Si)太阳电池的光伏特性。也介绍了 a-Si 和μc-Si 太阳电池制备技术和发展现状。并指出 Photo-CVD 法是制备高转换效率(η)太阳电池很有希望的一种方法。