背钝化膜特性对PERC单晶硅太阳电池的影响研究

研究了氧化铝膜与氮化硅膜厚度,以及氮化硅折射率对PERC单晶硅太阳电池电性能的影响,结果表明,氧化铝膜较薄、氮化硅膜较厚时,PERC单晶硅太阳电池的V_(oc)与I_(sc)明显提高,电池效率提升明显;并且结合不同工艺参数的少子寿命及量子效率,证明了背钝化膜钝化作用的优势。     

三结砷化镓聚光太阳电池电学特性的研究与仿真

聚光太阳系统将多结太阳电池与聚光器组合在一起,具有较高转换效率。本文基于单二极管模型等效电路,建立三结聚光Ga In P/Galn As/Ge叠层太阳电池的数学模型,研究不同聚光倍数下(200~1000X)电池的电学特性,并与实测值进行对比。结果表明:其开路电压、短路电流和电池功率随聚光比的逐步增大而增加,而电池效率随聚光比的升高呈先增后减趋势。实测值均小于理论值,计算误差随聚光比的增加而变大,最大计算误差不超过7.5%。     

多步扩散制备太阳电池pn结工艺的研究

在制备晶体硅太阳电池pn结的扩散工序中,工艺设计对硅片中磷浓度的分布起重要作用进而会影响电池电性能,通过实验研究,优化得出多步扩散工艺。结果显示,采用多步扩散方法可减少死层、增加电活性磷掺杂量,并能通过适当调整第二次恒定源扩散工艺参数实现对填充因子的独立控制。与常规的两步扩散工艺相比,新工艺制备的太阳电池开路电压Voc升高6 m V,填充因子FF得到明显改善,光电转换效率Eff有0.4%的绝对提升,使组件输出效率CTM相应提高0.97%。     

局部旁路漏电对太阳电池结特性的影响

分析了太阳电池局部漏电现象。太阳电池效率随漏电部位靠近主线和随旁路电流增大而减小。     

单晶硅太阳电池的工业化生产

０引言云南半导体器件厂长期从事单晶硅太阳电池的研制和生产。１９８４年从美国、加拿大引进一条具有８０年代初期国际先进水平的单晶硅太阳电池生产线 ,经过几年的消化吸收 ,１９９０年批量生产的产品 ,平均光电转换效率达到１２ %。此后 ,对提高单晶硅太阳电池效率的技术和工艺进行了广泛深入的理论分析和实验研究 ,并将获得的研究成果直接应用于生产 ,使产品平均光电转换效率由１２ %提高到１４ %以上 ,部分达到１５ %,生产成本亦有所下降 ,取得显著的经济效益。现将几项主要成果作一简要介绍。１衬底制备硅衬底质量是制造高效单晶硅太…     

表面损伤对单晶硅太阳电池制绒的影响

研究了不同温度、不同浓度碱溶液去除单晶硅亚表面损伤对单晶硅太阳电池制绒的影响。结果显示,在对亚表面损伤的去除过程中,硅片在不同腐蚀条件下反应的开始阶段和后期表面形貌差异较大。在20%KOH溶液中反应40s后的硅片制绒5min后形成的小凸起远大于在20%KOH溶液中反应100s的硅片制绒5min后形成的小凸起。在20%KOH溶液中反应40s的硅片在制绒过程中金字塔结构的长大不是按照理想的(111)面进行的,而反应100s的硅片制绒过程中金字塔结构的长大则更加规则。     

N型单晶硅衬底上非晶硅/单晶硅异质结太阳电池计算机模拟

采用德国HMI研发的AFORS-HET软件模拟了N型衬底非晶硅,单晶硅异质结太阳电池的特性,结果表明随着发射层厚度的增加,短路电流下降,电池的短波响应变差.在非晶硅,单晶硅异质结界面处加入不同的界面态密度(Dit).发现当Dit1012cm-2·eV-1时,电池的开路电压和填充因子均大幅减小,导致电池效率降低.当在非晶硅,单晶硅异质结界面处加入本征非晶缓冲层后,电池性能明显改善,但是缓冲层厚度应控制在30nm以内.模拟的a-Si/i-a-Si:H/c-Si/i-a-Si:H/n a-Si双面异质结太阳电池的最高转换效率达到28.47%.     

背电极花样对单晶硅太阳电池机械性能的影响

用三点弯方法研究了3种不同背电极花样的单晶硅太阳电池前后主电极附近以及铝背场和细栅区域的机械性能,初步探讨了背电极花样对断裂强度的影响。研究表明:背电极花样对太阳电池的断裂强度有明显影响,通过改进背电极花样能够有效提高太阳电池的机械性能,降低其破碎率。     

烧结工艺对薄片单晶硅太阳电池弯曲的影响

通过在快速热处理(Rapid Thermal Processor,RTP)炉中模拟铝背烧结过程,研究了升温速率、烧结温度和降温速率等烧结工艺参数对薄片单晶硅太阳电池弯曲的影响.结果显示,增加铝熔化前和减少铝熔化后的处理时间、加快降温以及降低烧结温度都能减小电池片弯曲.这主要是由于这些烧结工艺参数影响了铝层的致密度和降温过程中AlSi熔体的过冷所致.在此基础上得出了减小电池片弯曲的合理烧结工艺.     

背面结构对铝背发射极n型单晶硅太阳电池的影响研究

研究背面结构对铝背发射极n型单晶硅太阳电池的影响,提出背面抛光结构铝背发射极n型单晶硅太阳电池的制备方法。使用少子寿命测试仪、扫描电镜(SEM)、量子效率测试仪及太阳电池测试仪对电池的表面复合速率、微观结构、量子效率和电性能进行测定。结果表明:对铝背发射极n型单晶硅太阳电池,背面抛光结构优于背面金字塔绒面结构,背面抛光结构可降低电池背面的复合速率、改善p-n结质量、提高量子效率,使电池转换效率提高0.34%。     

单晶硅片表面金字塔尺寸对太阳电池电性能的影响

针对单晶硅片表面金字塔绒面对太阳电池电性能的影响,对比3款制绒添加剂A、B、C对金字塔绒面尺寸、均匀性、出绒率、比表面积及反射率的差异,分析了不同绒面结构对太阳电池的光电转换效率和漏电流的影响。分析结果表明：金字塔大小均匀、高度高,比表面积大的绒面可有效提升太阳电池的光电转换效率,出绒率及反射率对太阳电池的光电转换效率影响不大,但随着金字塔高度变高,塔尖变尖锐,选择性发射极激光重掺时容易造成塔尖消融,碱抛时对正面的保护作用减弱,易对重掺区的p-n结产生破坏,导致漏电流增大。     

高效单晶硅太阳电池的研制

简述了高效单晶硅太阳电池的初步研制结果。对电阻率不同的ＣＺ和ＦＺ材料和不同的电池结构进行了实验。为了提高效率，对发射区钝化工艺、分区轻（ｎ＾＋）重（ｎ＾＋＋）扩散、背场、表面织构化技术和氯清洗等工艺进行试验研究。目前制备的最好电池，其效率为１８．６３％。     

单晶硅太阳电池组件的热击穿

论述了单晶硅太阳电池组件中存在的热击穿现象,这是不同于组件热斑效应的另一种物理现象,它对组件的寿命可靠性会构成威胁。对引起太阳电池组件热击穿的原因进行了分析,并提出相关解决方法。     

硅片厚度对SE-PERC单晶硅太阳电池制备过程的影响分析

基于目前主流的选择性发射极-钝化发射极及背接触(SE-PERC)单晶硅太阳电池生产工艺,针对不同硅片厚度在太阳电池制备过程中的表现进行分析、验证及优化.研究结果表明,硅片厚度减薄对湿法刻蚀工艺后硅片的减重、硅片背面抛光效果均有显著的不良影响,而且采用管式PECVD工艺沉积的SiNx薄膜的厚度也出现变薄的现象.若太阳电池...     

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%。     

串联电阻对三结砷化镓光伏电池电学特性的影响

基于光伏电池单二极管等效电路模型,建立三结砷化镓（GaInP/GaInAs/Ge）太阳能电池数学模型,并提出了太阳能电池串联电阻的计算方法。计算不同温度（298、318、338和358 K）及不同聚光倍数（200X、300X、500X和1 000X）下三结砷化镓聚光电池的串联电阻,并分析在不同温度及不同聚光倍数下,串联电阻对聚光光伏电池性能的影响。结果表明：当聚光倍数为200X时,三结砷化镓太阳能电池的填充因子从298 K的86.43%降低到358 K的83.60%,电池效率从298 K的37.53%降低到358 K的33.70%;当温度为298 K时,三结砷化镓太阳能电池的填充因子从200X的86.43%降低到1000X的80.34%,转化效率先从200X的37.53% 增加到500X的38.25%,再降低到1000X的37.43%。〖KH2D〗     

单晶硅太阳电池的表面织构化

一种新型的腐蚀剂 ,磷酸钠 (Na3PO4 ·12H2 O)溶液 ,首次被用来腐蚀单晶硅太阳电池。在 70℃下 ,用 3%的磷酸钠 (Na3PO4 ·12H2 O)溶液腐蚀 2 5min就能在硅片表面形成金字塔大小均匀、覆盖率高的绒面结构 ,并且其表面反射率也很低。通过SEM观察发现 :开始时 ,随着腐蚀时间的增加 ,金字塔的密度越来越大 ,最后达到饱和 ;而且对于不同的浓度 ,温度 ,这种饱和时间不同 ;如果腐蚀时间过长 ,金字塔的顶部就会发生崩塌 ,从而导致表面发射率的升高。虽然异丙醇 (IPA)在氢氧化钠 (NaOH)溶液中会明显地改善织构化的效果 ,但是在磷酸钠 (Na3PO4 ·12H2 O)溶液中却会对织构化有很强的负面效应。最后 ,在实验的基础上对腐蚀机理进行了深入地探讨并认为 :择优腐蚀是金字塔形成的最基本的原因 ,而缺陷、PO3 -4 或HPO2 -4 和异丙醇等仅仅是促进大金字塔形成的原因。这种腐蚀剂的成本很低 ,不易污染工作环境且可重复性好 ,所以有可能用于大规模生产。     

单晶硅太阳电池发射极的模拟优化

针对传统p型衬底晶硅太阳电池,通过PCID数值计算,模拟了发射极扩散峰值浓度、方块电阻、结深等对电池性能的影响规律以及该规律与硅衬底电阻率之间的依赖关系,分析了其中所蕴含的作用机理.对于磷原子浓度梯度符合余误差分布的发射极,得到扩散制结的标准为:扩散峰值浓度介于1×10~(19)～5×10~(19)cm~(-3)之间,方块电阻在100Ω/□以上.尽管电池效率在衬底电阻率为1Ω·cm时最高,并随衬底电阻率的增大而明显下降,但上述发射极扩散标准基本保持不变.     

n型单晶硅太阳电池中硼离子注入发射极特性研究

离子注入以其掺杂均匀可控、便于图形化掺杂及简化太阳电池生产工艺的特点在光伏界引起广泛的关注,但同时也存在着注入缺陷难以消除的缺点。该文通过对硼注入发射极退火特性进行研究,发现样品的J_(0e)(发射极饱和电流)、少子寿命t_(eff)、Imp_V_(oc)(理论开路电压)均随退火温度的升高得到显著改善。为进一步研究其机理,采用椭圆偏振光光谱对晶格损伤进行表征,并借助TCAD软件模拟分析注入后热处理所产生的硼硅团簇(BIC)等缺陷状态,从损伤修复和杂质激活两方面对硼(B)注入发射极J_(0e)随退火温度变化的机制做出解释。