PERC结构多晶硅太阳电池的研究

高效、低成本是目前硅太阳电池追求的主要目标。多晶硅太阳电池成本低,但其电性能较差。背面钝化及局部背接触是提高多晶硅太阳电池电性能的主要技术。通过采用SiO2/SiNx叠层膜作为背钝化介质层,依次经过背面开槽、丝网印刷、烧结形成背面局部接触,制备钝化发射极和背表面电池(PERC)结构多晶硅太阳电池。采用恒光源I-V特性测试系统测试其电性能,结果表明:较之常规铝背场多晶硅太阳电池,PERC结构电池在开路电压Voc、短路电流密度Jsc、转换效率η方面分别提高了13 mV、1.8 mA/cm2和0.67%(绝对值),其转换效率达到17.27%。PERC结构多晶硅电池采用了常规丝网印刷工艺,有利于实现高效多晶硅电池的产业化生产,具有很高的实际意义。     

高效单晶硅PERC局部背表面场及接触的优化

钝化发射极和背面电池(PERC)技术可有效提高电池效率,在常规p型电池的背面增加了钝化层,并形成了局部背表面场(LBSF)结构.介绍了PERC结构电池的工艺流程,分析了背场(BSF)的形成机制,主要研究了PERC的LBSF制备工艺及影响要素.通过采用激光消融后清洗方法改善了背表面形貌,平整的背表面形貌有利于BSF的形成.通过优化烧结条件,电池的填充因子得到改善.讨论了激光开槽图形对开路电压以及填充因子的影响.测试结果表明,PERC转换效率绝对值提升了0.9％,达到20.83％,填充因子达到80.7％.     

PERC背钝化结构提升多晶硅太阳电池的光电转换性能研究

在工业产线上制备了PERC结构的多晶硅太阳电池,并研究了在电池背表面引入PERC背钝化结构对其光电转换性能的影响。结果表明:PERC背钝化结构能够提升电池的短路电流和开路电压,光电转换效率超过了20%。结合光学仿真及分析电池的关键光电参数知,其光电转换性能改善的原因可归结为PERC背钝化结构降低了长波太阳光子在背铝电极的寄生吸収损失和光生载流子的背表面复合损失。PERC背钝化结构能够提升多晶硅太阳电池的光电转换效率,并且其制备工艺与传统产线兼容,是一种优选的产业电池结构。     

聚苯乙烯微球辅助制备超薄PERC太阳电池

利用旋涂法将自制的聚苯乙烯(PS)微球涂覆到不同厚度的单晶硅片上,作为钝化发射极和背面电池(PERC)的背接触开口的掩模,然后用快速热退火工艺使PS微球挥发形成PERC电池的背接触开口,最后用磁控溅射在PERC电池背面生长一层Ag电极。利用该方法制备了面积为40 mm×40 mm、厚度分别为40、55和70μm的三种超薄单晶PERC太阳电池。制备的超薄太阳电池未出现任何翘曲。超薄太阳电池的电流密度-开路电压(Jsc-Voc)曲线和外量子效率(EQE)曲线测试结果表明,随着电池厚度的减小,电池的转换效率随之下降。其中,40μm厚的电池转换效率最高达13.6%,平均转换效率为13.3%,并展现出良好的柔韧性,极限弯曲角度达到135°。     

物理冶金多晶硅太阳电池叠层钝化减反射结构模拟

采用PC1D模拟软件对p型物理冶金多晶硅太阳电池的SiO2/Si Nx/SiNx叠层钝化减反射结构进行了计算模拟。结果表明:在SiNx/Si Nx双层减反射结构中引入SiO2钝化层后可以明显改善电池的外量子效率与表面减反射效果,并最终提高电池转换效率;随着SiO2膜厚度的增加,电池表面反射率呈先降低后增加的趋势,而电池外量子效率及转换效率则呈现出相反的趋势。二氧化硅膜厚度在2~8 nm时,电池转换效率变化不大,并在6 nm时效率达到最大值18.04%,当二氧化硅膜厚度大于8 nm后电池转换效率会出现明显下降。     

表面处理对低成本多晶硅太阳电池性能的影响

通过沉积SiNx薄膜和H2退火表面处理工艺对低成本多晶硅太阳电池进行了处理,对表面处理前后的电池效率进行了对比测试,详细地研究了这两种表面处理工艺对电池的短路电流、开路电压、填充因子和转换效率的影响。实验发现,沉积了SiNx薄膜的低成本多晶硅太阳电池的效率在原有基础上提高了1.8%左右;而经过H2退火后的电池效率则出现了效率衰减。与此同时,对成本相对高的太阳能级多晶硅电池也进行了H2退火,与低成本多晶硅电池相比,其效率增加明显,与低成本太阳电池呈现了相反的现象。最后分析了两种表面处理工艺对电池性能造成影响的原因。     

晶体硅太阳电池的双层结构钝化膜研究

针对目前基于p型硅片制备的单结太阳电池进一步提高表面钝化膜生产效率,利用氮化硅(SiNx)薄膜良好的钝化效果与价格低廉的二氧化钛(TiO2)膜,降低SiNx镀膜厚度减薄对少子寿命的影响。在单晶硅片表面先用PECVD法沉积SiNx薄膜,然后用热喷涂沉积TiO2薄膜。对比测试了热喷涂沉积TiO2薄膜前后电池的性能,结果表明在SiNx膜上增加TiO2膜层后少子寿命明显提高,这可能是TiO2膜结构内存在固定正电荷所致。这种双层结构封装后的太阳电池显示出了较好的光学与电学性能,对进一步改进太阳电池性能具有重要参考价值。     

晶体硅太阳电池表面钝化技术

介绍了晶体硅太阳电池表面钝化技术的发展历程,表面钝化膜在晶体硅太阳电池中所起的作用,以及晶体硅太阳电池中各种钝化膜和表面钝化技术。阐述了国内和国际对晶体硅太阳电池表面钝化技术的最新研究动态,重点论述了SiO2,SiNx,SiCx和Al2O3,以及这些钝化膜的叠层钝化技术的优缺点。在此基础上进一步指出SiO2/SiNx叠层钝化膜将成为今后工业化生产的研究重点,Al2O3及其叠层钝化膜将成为今后实验室的研究重点,由于表面钝化是提高晶体硅太阳电池转换效率最有效的手段之一,今后晶体硅太阳电池表面钝化技术仍将是国内和国际研究的热点问题之一。     

PECVD沉积双层SiNx对太阳电池性能的影响

提出了一种简单有效的制备双层SiNx薄膜的方法,其薄膜具有良好的减反射钝化特性。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法,通过控制SiH4和NH3气体流量比,在p型多晶硅衬底上生长单层及双层SiNx膜。随后使用薄膜测试分析仪测量了薄膜的厚度、折射率及反射率,并用Semilab WT-2000测量少数载流子寿命,通过测量量子效率,对单、双层膜电池进行了比较。实验结果表明:相比单层减反射钝化膜,采用双层SiNx膜,少数载流子寿命可以得到更好的改善,开路电压可提高约2 mV,短路电流可提高约40 mA,电池效率能提高0.15%。     

多晶黑硅表面微结构对电池效率的影响

采用Ag离子辅助化学刻蚀法制备了多晶黑硅薄片,使用NaOH溶液处理多晶黑硅表面,增大其表面纳米孔直径,使SiNx薄膜能够均匀覆盖整个黑硅表面,提高黑硅的钝化效果,进而提高多晶黑硅电池光电转化效率.通过反射谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、太阳电池测试系统等测试和表征不同扩孔时间对多晶黑硅各方面性能的影响.结果表明:未被NaOH扩孔处理的多晶黑硅的反射率最低,为5.03％,多晶黑硅太阳电池的光电转化效率为16.51％.当多晶黑硅被NaOH腐蚀40 s时,反射率为10.01％,电池的效率为18.00％,比普通多晶硅太阳电池的效率高2.19％,比未被扩孔处理的多晶黑硅太阳电池的效率高1.49％.     

渐变带隙Cd1-xZnxTe太阳电池光电转换效率的数值模拟

Cd1-xZnxTe是直接带隙半导体材料,其禁带宽度随x值的变化在1.45eV～2.26eV间连续可调.将具有渐变带隙结构的材料作为太阳电池的光吸收层,可以在近背表面的薄层内产生一个准电场.该电场不仅能将俄歇复合发生的位置有效局域化,而且还可降低由表面复合引起的载流子损耗,增强光生载流子的收集效率,进而提高电池的光电转换效率.用渐变带隙Cd1-xZnxTe多晶薄膜替代了传统CdTe薄膜太阳电池中的均匀相CdTe光吸收层,并用AMPS软件模拟分析了渐变带隙Cd1-xZnxTe太阳电池的光电响应特性.经计算,该电池在理想情况下(无界面态、有背面场,正背面反射率分别为0和1)的光电转换效率高达41%.     

掺硼p型晶硅太阳电池LID恢复研究

随着p型晶体硅太阳电池转换效率的不断提高,由于光致衰减(LID)造成的效率损失问题也日益突显.文章通过光辐照的方式分别对电池片和经过光衰处理后的电池片进行抑制光衰和光衰恢复处理,前者光衰幅度极大下降,后者光衰得到很好的恢复,并且达到了一个相对稳定的状态,表明光恢复处理可以很好地改善掺硼p型晶体硅太阳电池的LID现象.特别地,针对p型高效电池结构钝化发射区和背表面电池(PERC)技术来说,光恢复处理工艺基本上克服了LID的现象,24 h光衰幅度仅为0.03％.LID现象的解决,将为PERC技术的大规模推广奠定基础.     

背面点接触高效太阳电池的背电场与串联电阻

背面点接触结构提高了硅太阳电池的转换效率，开启电压Ｖ∝和断路电流密度Ｊ∝均有很大的提高和增加，本文针对背面点接触的电池结构，建立了倒棱台单元的模型，通过对背电场与体串联电阻的分析，提出了体串联电阻的计算方法，给出了背面点接触面积和间距的优化设计条件。     

钝化处理在消除多晶Si薄膜缺陷中的应用

介绍了消除多晶Si太阳电池薄膜中缺陷的各种钝化方法,主要包括利用氢等离子体、SiNx∶H薄膜、Se单原子层、二元(Al2O3)x(TiO2)1-x合金、SiO2/Si/SiO2量子阱以及湿法化学反应所实现的对缺陷进行有效钝化处理等方法;基于本研究领域的最新进展,对各种方法的优缺点进行了分析归纳。指出H钝化可获得较好的钝化效果,但在后续热处理过程中,Si—H键会由于温度过高而断裂,致使氢离子离开表面而使钝化效果变差;SiNx∶H氮化物薄膜可以有效阻挡氢的外扩散,保持钝化效果的稳定性,还可以起到对光的减反射作用。研制具有较低的光反射率、非平衡载流子的高收集效率以及低界面态密度的薄膜和提高薄膜的机械强度是当前科学工作者应该关注的课题。     

PECVD制备SiOx-SiNx薄膜的研究

首先使用工业型Direct-PECVD设备,采用SiH4和N2O制备了SiOx薄膜.针对Si太阳电池的应用,比较了SiOx薄膜在不同射频功率、气压、气体流量比和温度下的沉积特性,得出了最佳的沉积条件,这些沉积特性包括沉积速率、折射率和腐蚀速率.在该条件下沉积的SiOx膜均匀性良好、结构致密、沉积速率稳定,其性能满足了现阶段Si太阳电池对减反钝化层的光学和电学性能方面的要求.然后制备了SiOx-SiNx叠层减反钝化膜,并比较了SiO2与SiNx单层膜的减反和钝化效果,结果显示SiOx-SiNx叠层膜在不增加反射率的同时显著提高了Si片的钝化效果.     

基于表面等离激元共振效应及表面钝化提高异质结太阳电池效率的研究

基于硅纳米孔(SiNHs)/银纳米颗粒(AgNPs)纳米复合薄膜制备了无机/有机物混合太阳电池,并且研究它们的光吸收谱和光电转换等性能.SiNHs/AgNPs纳米复合薄膜利用金属辅助化学刻蚀方法获得,然后在制备好的薄膜上旋涂一层有机聚合物PEDOT∶PSS作为空穴传输层.从光吸收谱可以看出,有AgNPs的纳米复合薄膜有明显的吸收峰,并且在短波区域,相比于没有AgNPs的纳米复合薄膜,整体的吸收有较大的提高.同时,有AgNPs的太阳电池的短路电流密度和外量子效率均有明显的提高.尤其在对纳米复合薄膜表面进行钝化处理后,该混合异质结太阳电池的光电转换效率最高可达到5.5％.认为,这主要是由于AgNPs的局域表面等离激元共振效应和钝化减少纳米复合薄膜表面缺陷等原因使电池的性能有较大的提高.     

不同反射率双面太阳电池背面综合转换效率差异性研究

双面太阳电池是指硅片的正面和反面都可以接受光照并产生光生电压和电流的太阳电池,由于受到结构等各种因素的影响,目前还没有完善的测试方案用于双面太阳电池的完整测试。基于太阳能仿真环境PC1D,采用控制变量的方法来测定电池背面反射率对双面太阳电池综合转换效能的影响,研究了双面电池在不同背面受光条件下的测试结果,得出电池背面背景反射率增大时,双面太阳电池的综合转换效能的变化规律;确定了双面电池合理的测试条件,给出了双面电池科学的测试方案。结论对双面太阳电池的测试和应用具有重要意义。     

N型背发射极晶体硅太阳电池模拟研究

N型晶体太阳电池由于少子寿命高、光致衰减低、弱光响应好等优点,近年来在高效率低成本太阳电池领域一直备受关注。利用PC1D模拟,对N型背发射极晶体硅太阳电池进行了分析。结果表明,背发射极掺杂浓度、结深、背表面复合速率、前表面掺杂浓度及复合速率都对电池转换效率有较大影响,尤其是电池前表面与背表面复合速率对电池性能的影响最为明显,而电池前表面场掺杂深度则对电池性能影响较小。对于前表面复合来说,当前表面复合速率小于1×103cm/s时,电池性能受表面复合速率变化的影响很小;但复合速率超过1×103cm/s后,电池转换效率快速下降。背表面复合对电池效率影响则更明显,当背表面复合速率超过1×104cm/s后,电池转换效率急剧下降,在背表面复合速率增大到1×106cm/s时,电池效率下降到不足5%,而在电池背表面复合速度较小时(10~103cm/s)则可获得较高的转换效率。     

多晶硅太阳电池的氮化硅钝化

全面介绍了等离子增强化学汽相沉积（PECVD）纳米氮化硅（SiNx:H）光电薄膜的技术发展及现状,分析了PECVD法沉积的SiNx:H薄膜对多晶硅太阳电池的体钝化和表面钝化机理。     

背面刻蚀对单晶硅太阳电池性能影响的研究

为了减少太阳电池载流子的背面复合,采用离子束对沉积完SiNx减反射膜后的单面扩散和双面扩散的单晶硅片背面进行刻蚀,研究了刻蚀时间对太阳电池性能的影响.采用标准的太阳电池单片测试仪测试电池性能.发现背面经离子束刻蚀后,单面扩散和双面扩散电池片的并联电阻、开路电压、填充因子和转换效率都有所提高,而串联电阻和短路电流的变化则...