第12届中国光伏大会暨国际光伏展览会论文选登 多晶硅电池叠层抗反射层的设计研究

根据多晶硅电池对表面抗反射薄膜设计的需要,基于薄膜反射特征导纳矩阵理论结合电池的背底反射,建立了完善的表面反射和电池吸收计算模型,在已知薄膜复折射率的前提下可给出反射率的精确计算结果。利用该计算模型,设计了多种表面反射结构,其中硅量子点镶嵌氮化硅与二氧化硅组成的双层抗反射薄膜,在AM1.5光谱下其积分反射率最低可达到4.38%;分析了不同硅量子点体积比对于该双层抗反射膜的影响,系统给出了实际生长该双层抗反射层的具体参数,即富硅氮化硅中的Si∶N=1∶1时即可达到较好的表面抗反射效果。     

PECVD氮化硅抗反射膜的研究

采用PEGVD氮化硅作为硅PN结太阳电池的单层抗反射膜,可使光电转换效率增加38％,短路电流增益平均达42％。利用PECVD氮化硅的Si/N元素成份比随工艺条件可变的特点,进行了多层非均质氮化硅抗反射膜的研究,在可见光谱范围内其表面反射率为4.5％。     

MINP太阳电池及其表面复合的分析

本文讨论了MINP太阳电池表面对光生载流子复合的影响,得出无栅区表面势与掺杂浓度和氮化硅中固定正电荷的关系,并分析了无栅区和电极区表面势对复合的影响。该电池在不增加复杂工艺的基础上可提高转换效率,目前我们用氮化硅作抗反射膜的电池,其有效面积转换效率达15.2％(AM1.5,100mW/cm~2,28℃)。     

硅基薄膜叠层太阳能电池减反射膜的效果评估

减反射膜涂覆在硅基薄膜太阳能电池的前板玻璃表面,通过减少对太阳光的反射而提高光电转换效率;然而,减反射膜的热固化工艺会影响减反射膜的最终效果,而无法区分减反射作用和热固化过程对电池效率的影响。文章设计了一种简单有效的评估测试方法,即将未镀减反膜的玻璃和镀减反膜的玻璃分别与电池叠放,来测试电池的量子效率和电流-电压性能,排除热固化工艺对电池性能的影响,以了解减反射膜对电池的作用效果。     

用于太阳集热器的sol-gel宽带SiO_2减反膜

为了提高太阳集热器的集热效率 ,必须抑制透明盖板表面的反射 ,纳米多孔 Si O2 薄膜可以达到宽带减反射效果。理论分析获得了优化的纳米多孔复合 Si O2 宽带减反膜的光学参数 ,实验上通过 TEOS水解与缩聚反应 ,控制不同的催化剂、反应剂配比等条件 ,成功获得了不同颗粒的 Si O2溶胶 ,制得具有折射率可调的 sol- gel薄膜以及台阶折射率变化的双层纳米复合 Si O2 薄膜。薄膜的光学参数采用椭偏仪和台阶仪进行测量 ,薄膜形貌特征及结构通过 SEM观测 ,基底和薄膜的反射率则用分光光度计测量。在 30 0— 2 5 0 0 nm波段内玻璃表面的平均反射率 ,从未镀膜的 0 .0 6 9降低到镀膜后的 0 .0 12 ,实验结果与理论计算基本吻合。     

氮化硅抗反射膜MIS/IL硅太阳电池光辐照不稳定性的实验研究

对氮化硅抗反射膜MIS/IL硅太阳电池在光照下对不稳定现象的实验研究结果表明:电池蜕变过程和辐照光源、光强、抗反射膜中的正电荷密度等密切相关,而和电池的工作状态(如开路,短路或负载等)无关。光照-退火循环实验和蜕变电池的静置恢复实验说明光照下的电池蜕变是一种由短波长光子(如紫外光)诱导产生的可恢复的物理过程。用MNOS电容器和NOS源漏器件模拟氮化硅抗反射膜MIS/IL太阳电池的活性区域,对光照前后Si_3N_4-SiO_x-Si系统的界面电荷特性研究的结果表明:紫外光照射后,Si_3N_4-SiO_x-Si界面正电荷密度减少,照度为4×10~4勒克斯、辐照时间15分钟可使正电荷密度减少4.8×10~(12)cm~(-2)。抗反射膜内正电荷密度的减少,是由于短波长光子激发热电子向氮化硅膜中注入所致。     

基于等效介质理论的光伏电池亚波长光栅减反结构设计

根据等效介质理论(EMT),利用薄膜特性矩阵方法提出了等效介质膜模型,用以研究亚波长光栅减反特性。运用遗传算法分析入射光偏振态和光栅结构参数对亚波长光栅反射率的影响,获得了特定波段下复周期亚波长光栅较低的平均反射率。此外,以TCO/a-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si:H(p)/Ag光伏电池为例,将其表面透明导电层(TCO)设计为复周期亚波长光栅结构,利用AFORS_HET软件模拟分析光伏电池的光谱响应,结果表明,复周期亚波长光栅的减反特性可以显著提高光伏电池的量子效率。     

氮化硅薄膜对晶体硅材料和电池的钝化效果研究

利用等离子体增强化学气相沉积技术,在P型直拉单晶硅硅片和铸造多晶硅片以及太阳电池的表面上 沉积了非晶氮化硅(a-SiNx:H)薄膜,并研究了氮化硅薄膜对材料少子寿命和太阳电池性能的影响。研究发现: 氮化硅薄膜显著地提高了晶体硅材料中少子寿命,同时多晶硅太阳电池的开路电压有少量提高,短路电流普遍 提高了1mA/cm2,电池效率提高了2％。实验结果表明:氮化硅薄膜不仅具有表面钝化作用,也有良好的体钝化 作用。     

日本太阳能电池光电转换效率达20％

据有关资料报道,日本三洋电机公司日前发布的新技术信息说,该公司研究开发的太阳光电池光电转换效率达20.1%,比此前性能最好的电池高出3个百分点。三洋电机公司使用了等离子体化学气相生成法,在单晶硅基板上拼接非晶质硅薄膜,开发出了这种新型太阳光电池。在研制这种电池的过程中共运用了三种新术:减少单晶硅与非晶质硅界面生成过和碳等杂质的技术、制作面积大而薄的非晶质硅薄膜层的技术、为减少电池表面反射制作凸凹均匀电池表面的技术。日本目前普遍使用的太阳光电池的光电转换率最高为17%。新型太阳光电池的系统设置面积在相同输出功率…     

SOI材料上硅薄膜电池的研究

用注氧隔离法在单晶硅衬底中形成SiO2隔离层,制备成SOI(SiliconOnInsulator)衬底,用快速化学汽相沉积(RTCVD)法在此衬底上制备硅薄膜,热扩散形成PN结,制备成薄膜太阳电池,电池表面钝化及减反膜采用的是等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法制备的SiN,薄膜电池的电极全部由正面引出,制成的23μm厚薄膜电池的光电转换效率为8 12%(1×1cm2,AM1 5,23℃)。扩展电阻的测量表明电池有良好的PN结特性;量子效率测量表明SiN比常规的热氧化SiO2有更好的减反射和钝化作用;电池的暗特性表明电池具有较高的串联电阻,并分析了正面引电极对串联电阻的影响。     

衬底温度对太阳电池铝背反射电极性能的影响

采用中频脉冲磁控溅射在不同衬底温度下制备了太阳电池铝背反射电极,利用X射线衍射仪(XRD)研究了薄膜晶体结构,用X射线光电子谱仪(XPS)分析薄膜的成分,用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面形貌和粗糙度,用分光光度计研究薄膜的反射率。研究发现随衬底温度升高,薄膜中氧含量增加,晶体结构变为混合晶面取向,晶化率降低,表面粗糙度增大,反射率下降。将其应用到NIP非晶硅薄膜太阳电池中,在衬底温度为300℃时,得到了5.6%的电池转换效率。     

氮化硅抗反射膜MIS/IL型硅太阳电池

MIS/IL型太阳电池是Haler等人在1976年提出的,其结构如图1所示。这种电池问世以后发展很快,1980年Green等人报道了转换效率高达18.3％(AM1,28℃)的实验结果,但由于SiO抗反射膜等方面的原因,电池的稳定性欠佳。 1981年,Hezel报道了用氮化硅做抗反射膜的MIS/IL型太阳电池。根据半导体表面     

减反射膜、接触和薄层电阻

理想的黑体表面,反射率才为零。实际上,任何物体表面都有不同程度的反射。为了使硅太阳电池表面有尽量低的反射率,采用了各种工艺措施,例如,把硅受光照表面,作成近似黑色,或利用热扩散过程形成特种表面薄膜,都能起到一定程度的减反射作用。更新的技术是把硅表面作成许多像金字塔一样的微小锥形,它不仅能使表面积增大,而且可使反射光再次进入硅表面。另一种比较实用和有效的方法是在硅表     

有限区域内测量粗糙表面反射率的新方法

介绍一种简单的新方法以实现对野外有限区域内粗糙表面反射率的测算,新方法的测量主要步骤有:1)在目标表面正上方约50 cm处正反安装2个太阳辐射仪;2)通过遮光罩限制下表面辐射仪接收到仅来自目标表面的反射量,并相应地记录入射太阳辐射和反射辐射;3)在目标区域表面上覆盖一张具有非选择性光谱且已知反射率的参照板,并记录入射太阳辐射和反射辐射。理论分析发现该方法可消除仪器阴影和周围环境变量的影响。对比ASTME1918-06规范计算结果表明新方法可通过测量有限范围内目标区域,如1 m~2正方形或直径1m等各种均质粗糙表面反射率并估算整体的反射率,具有操作简单、可靠、实用的特点。     

酸腐蚀多晶硅表面的光反射率计算

分析了现有酸腐蚀多晶硅表面光反射率计算模型中存在的基本问题,提出了更符合酸腐蚀多晶硅表面形貌特征的光反射率计算模型,并就波长为550hm的单色光垂直照射下的光反射率随表面凹坑深度与球体半径比值H_(max)/R的变化进行了系统计算.结果表明,当H_(max)/R在0～0.29之间时是完全一次反射区,R_(total)是一恒定值.随着H_(max)/R增加,反射次数增多,反射率下降.当H_(max)/R=1时,也就是凹坑深度刚好为球半径时,反射率最低.     

等离子体增强CVD氮化硅作硅太阳电池的减反射膜

本文报道了用等离子体增强化学气相淀积(简称PECVD)氮化硅作硅太阳电池减反射膜的实验结果。利用红外吸收光谱、俄歇电子能谱、椭圆偏振仪及C—V测试等分析方法研究了氮化硅膜的成份和性能。利用氮化硅膜的折射率随淀积工艺可变这一特点,淀积了具有不同折射率的多层氮化硅膜。实验表明,采用PECVD氮化硅膜作硅太阳电池的减反射膜,电池转换效率提高了38％,四层氮化硅减反射膜的平均反射率低于5％(波长范围400—1100nm)。     

适用于GaAs多结太阳电池的宽光谱Al_2O_3/SiO_2/Nano-SiO_23层减反射膜的研制

减反射膜在太阳电池应用中非常重要,然而传统的双层镀膜减反射膜已无法满足GaAs电池的拓展需要。因此,本研究在之前双层镀膜的基础上进行新薄膜结构的设计优化。使用溶胶-凝胶法制备出新结构的3层减反射膜。通过XRD对薄膜晶体结构进行分析,使用椭偏仪对薄膜折射率和物理厚度进行测试,使用分光光度计对减反射膜减反射效果进行验证。通过对3层减反射膜的折射率和物理厚度进行优化,成功在无窗口层的GaAs衬底上制备出350~1800nm波段平均反射率为10.34%的3层减反射膜。     

低成本高效CdTe太阳电池

美国南佛罗里达大学等单位研制的碲化锡薄膜太阳电池,光电转换效率高达14.6％,创造了新纪录。该电池有一层抗反射涂层,可降低反射损耗,提     

双层SiN_x∶H减反膜多晶硅太阳电池及其组件性能研究

利用管式PECVD在多晶硅片上获得钝化效果和减反性能优异的双层Si Nx∶H薄膜,其中底层和顶层Si Nx折射率分别为2.35和2.01,膜厚为17 nm和67 nm。薄膜的折射率通过改变反应气体的Si/N比进行调控,底层Si Nx制备时Si/N比越大,反射率越低,而电池Jsc先增加后下降。反射率曲线、外量子效率(EQE)和电学性能表明,和单层膜相比,双层膜的短波部分(300~650 nm)反射率远低于单层膜;其电池在680~950 nm波段光谱响应较单层膜稍好;电池Uoc和Isc均有较大提升,光电转换效率绝对值提高了0.193%。同时,双层膜电池组件的封装功率损失略低于单层膜电池组件。     

低成本衬底上快热CVD法制备晶体硅薄膜电池

以RTCVD方法在低成本衬底--颗粒硅带(SSP)上制备了外延晶体硅薄膜电池.在20×20mm2上得到的最高转换效率为7.4%,开路电压488mV,短路电流21.91mA/cm2,填充因子0.697.外延晶体硅薄膜电池暗特性表明晶体硅薄膜电池具有较高的饱和暗电流I02和片并联阻Rp.外部量子效率(EQE)和内部量子效率(IQE)表明载流子收集率在长波方向比较低,量子效率最大值的波长范围大约在500nm.