多晶硅太阳电池少子寿命的数值模拟

主要引入载流子的有效迁移率和有效扩散长度两个物理量,对多晶硅的少子寿命进行数值模拟.在此基础上建立了多晶硅太阳电池的一维物理模型,采用数值模拟方法对其在AM1.5太阳光入射下的电池输出特性Lsc、Voc、FF和η进行模拟计算,着重分析了晶粒尺寸和基区少子寿命对多晶硅太阳电池性能的影响.模拟结果表明,晶粒尺寸和少子寿命是影响多晶硅太阳电池性能的两个关键因素.当少子寿命较低时,晶粒尺寸对电池效率的影响不大,此时电池效率的提高受限于少子寿命;当少子寿命增大时,电池效率随晶粒尺寸的增大显著提高.同时,从模拟结果可得到电池效率与少子寿命和晶粒尺寸之间的定量关系.     

光热退火对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响

针对多晶PERC电池严重的光致衰减问题,研究不同退火方式对多晶PERC太阳电池光诱导衰减效应的影响,通过设计不同退火条件,对退火后的寿命片和电池片光电性能进行系统表征,发现不同退火条件对多晶寿命片和电池片的光衰有较大影响.通过研究对比确定最佳工艺,可较大程度地抑制多晶PERC太阳电池的光衰效应,同时又不影响电池片的转换...     

杂质和缺陷对铸造多晶硅寿命分布的影响

铸造多晶硅的原生少子寿命沿晶锭生长方向呈倒U字型分布,对应于硅锭体内缺陷和主要杂质的规律性分布.硅锭中部Fe浓度低,微缺陷较少,对应的体寿命相对较高.硅锭底部高浓度的O、Fe杂质及高密度微缺陷导致了该区域体寿命偏低;硅锭顶部存在高浓度的C、Fe杂质及大量微缺陷,尤其是高密度位错与铁的相互作用导致该区域体寿命偏低.大量沉淀和结构缺陷并存使得晶锭底部和顶部的材料难以通过吸杂和钝化来改善少子寿命.     

铸造多晶硅中杂质对少子寿命的影响

应用微波光电导衰减仪(μ-PCD)测得了铸造多晶硅硅锭沿生长方向少子寿命的分布图。结果显示:距离硅锭底部4~5cm以及顶部约2cm的范围内均存在一个少子寿命值过低的区域,而硅锭中间区域的少子寿命值较高且分布均匀。通过将样品在200℃下热处理10min,根据处理前后少子寿命值的变化,获得了间隙铁浓度沿硅锭方向的一维线性分布曲线。从曲线中可以发现铁在硅锭两端浓度较高,这与硅锭冷却过程中铁从坩埚向硅锭底部发生的固相扩散以及铁的分凝特性有关。另外通过傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)测试发现间隙氧浓度在硅锭底部较高,呈现从硅锭底部向顶部逐渐降低的趋势。研究结果表明硅锭中存在的高浓度的氧、铁等杂质为影响其少子寿命值的关键因素。     

多晶硅太阳电池低温变温扩散工艺的优化

采用少子寿命测试仪对扩散前后的硅片少子寿命进行了分析,当扩散后的方块电阻控制在55～65Ω时,低温变温扩散工艺处理的硅片少子寿命最高达到12.18μs,低温恒温扩散工艺处理的硅片少子寿命为10.67μs,高温恒温扩散工艺处理的硅片少子寿命为8.20μs。低温变温扩散工艺处理的太阳电池分别比传统的低温恒温扩散工艺处理和高温恒温扩散工艺处理的太阳电池转换效率提高0.79%和0.42%。     

变温磷吸杂对多晶硅性能的影响

用微波光电导衰减仪(μ-PCD)研究了不同温度和时间的恒温和变温磷吸杂处理对铸造多晶硅片电学性能的影响。实验发现:变温吸杂明显优于恒温吸杂,特别是对原生高质量多晶硅;其优化的变温磷吸杂工艺为1000℃/0.5h 700℃/1.5h;而在高温恒温吸杂中,多晶硅少子寿命值反而显著下降。实验现象表明:磷吸杂效果主要是与过渡族金属的溶解、扩散和分凝有关。     

温度对多晶硅太阳电池性能影响的研究

对商业用冶金级和太阳能级多晶硅太阳电池不同温度下的性能参数做了分析,验证了太阳能级硅电池的性能优势。实验结果表明,随着温度T的升高,开路电压V_(oc),最大输出功率P_m,转换效率η近似线性下降,短路电流I_(sc)近似线性上升,填充因子FF的实验值和理论值变化趋势一致,当T40℃时,FF随T升高明显下降。对开路电压V_(oc)随温度T升高的线性下降速率dV_(oc)/dT进行定量分析。dI_(sc)/dT变化量与dV_(oc)/dT相比可以忽略。     

多晶硅太阳电池的表面和界面复合

根据晶格的周期性排列中断而在边界产生悬挂键理论,分析了多晶硅太阳电池的表面和界面复合问题,指出对表面和界面进行纯化和建立合适的表面和界面场是降低表面和界面对光生少数载流子的复合速度,从而降低表面和界面复合电流,提高光电流输出的重要方法。     

晶体缺陷对多晶硅太阳电池反向漏电影响研究

多晶硅太阳电池所使用的多晶硅材料往往因铸造过程中温度、应力等方面控制不佳,导致晶体缺陷形成。本文通过研究“黑丝”电池片以及点状烧穿电池片这两种在电学性能上表现为严重的反向线性漏电的异常电池片,对比观察其异常所处位置的表面及其解理断面的微观结构,发现导致这两种反向漏电现象出现的本质原因是由于其所处位置的硅片结构存在位错或其他晶体缺陷。这种由于晶体缺陷导致的反向漏电现象会使电池在工作过程中局部过热,给光伏发电系统带来巨大隐患。     

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...     

铸造多晶硅中热施主形成规律

采用四探针电阻率测试仪和傅立叶红外光谱测试仪，研究了铸造多晶硅中热施主的形成规律。实验发现，初始氧浓度高、位错密度高、碳含量低的样品中，所形成的热施主浓度较高。这表明：碳对热施主的形成有抑制作用；位错对热施主的形成有促进作用；晶界对热施主的形成没有明显地影响，而且碳和初始氧浓度的影响最大。实验还发现，在650℃,0.5h退火处理可以消除部分原生热施主，原生热施主对于随后的热施主的形成规律没有明显影响。     

硅纳米线阵列太阳电池的性能分析

采用金属催化腐蚀法分别在(100)和(111)硅片表面制备出大面积垂直排列和倾斜排列的单晶硅纳米线阵列,垂直阵列在300～1000nm波段的平均反射率约为2.5%,倾斜阵列在该波段的平均反射率约为5%。基于垂直阵列和倾斜阵列制作的硅纳米线阵列太阳电池的最高转换效率分别为9.31%和11.37%。倾斜阵列电池的串联电阻比垂直阵列电池有所减小,使电池填充因子增大,性能有所提升。载流子复合是硅纳米线阵列太阳电池中电学损失的主导,使电池性能明显低于常规单晶硅电池。     

太阳电池用直拉硅单晶中碳对氧沉淀的作用

主要通过单步退火、二步退火的方法，借助于红外光谱仪，研究了太阳电池用直拉硅单晶中碳对氧沉淀的作用，发现碳在单步退火过程中不参与氧沉淀；经过预处理的太阳电池用硅单晶尾部（高碳区）样片在950℃和1050℃第二步退火时碳参与了氧沉淀的长大。二步退火过程中尾部（高碳区）样片产生的氧沉淀较头部（低碳区）多（除了850℃以外），由此可以推断原生碳含量越高，就越能促进氧沉淀。     

热循环对硅太阳电池伏安特性的影响

试验研究了太阳电池结构的热循环效应.结果表明:经100次热循环作用后太阳电池伏安特性曲线下移,输出功率降低6‰～7‰;各层胶接材料的热物理性能相差较大,热循环过程中热错配应力累积,使太阳电池胶接结构可能出现裂纹或层间剥离现象.     

多孔硅对多晶硅太阳电池中缺陷和杂质的吸除效应

吸杂是减少硅中杂质和缺陷，提高多晶硅太阳电池效率的一种有效手段。本文比较了用三种吸杂方式对多晶硅进行处理的结果和影响：多孔硅吸杂，磷吸杂，多孔硅结合磷吸杂。三种吸杂方式都能明显提高多晶硅的少子寿命。在此基础上研究了多孔硅吸杂的工艺，发现多孔硅吸杂的效果随退火的温度和时间影响比较大，在800℃氮气气氛下退火3h，多晶硅的少子寿命能由原来的1．4μs提高到25．6μs。相比之下，多孔硅吸杂工艺简单，更适合工业生产。     

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。