N 型背接触晶硅太阳电池前表面场研究

利用 Silvaco 公司的 Athena 工艺仿真软件和 Atlas 器件仿真软件,对 N 型插指背结背接触(InterdigitatedBack Contact,IBC)晶硅太阳电池普遍采用的前表面场（FSF）结构进行研究,详细分析了 IBC 晶硅电池 FSF 表面掺杂浓度及扩散深度对电池性能的影响。结果表明：具有不同表面掺杂浓度和扩散深度的 FSF 对 IBC 晶硅太阳电池短路电流密度(Jsc)、开路电压(Voc)和填充因子(FF)产生显著影响,从而影响电池的转换效率(Eff)。具有较低表面浓度、深扩散 FSF 结构的 IBC 晶硅太阳电池可获得较高转换效率,当表面掺杂浓度为 5×1017cm–3时,电池转换效率Eff最高,且随 FSF 扩散深度增加略有增加,最高转换效率可达 22.3%。     

前结背接触晶硅太阳电池发射区研究

利用Silvaco-TCAD仿真软件全面系统地分析了发射区表面浓度(cE)、结深(xj)及发射区覆盖比率(EF)对P型前结背接触晶硅太阳电池输出特性的影响。结果表明:基于常规低成本P型晶硅衬底(利用直拉法生长,电阻率为1.5?·cm,少子寿命为10μs)的前结背接触太阳电池,其上表面发射区表面浓度及结深对太阳电池的输出特性产生显著影响。上表面发射区表面浓度和结深越大,短波入射光外量子效率越小。当上表面发射区表面浓度为1×1019 cm–3,结深为0.2μm时,电池效率高达20.72%。侧面和下表面发射区表面浓度及结深对太阳电池输出特性的影响较小。但侧面和下表面发射区覆盖比率对太阳电池的输出特性产生显著影响。侧面和下表面发射区覆盖比率越大,太阳电池外量子效率和转换效率越高。     

P型硅衬底异质结太阳电池的优化设计

采用Afors-het软件模拟分析了结构为TCO/a-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(p+)/Ag的p型硅衬底异质结太阳电池的性能,研究了各层厚度、带隙、掺杂浓度以及界面态密度等结构参数和物理参数对电池性能的影响。通过模拟优化,结合理论分析和实际工艺,得到合适的各结构参数取值。采用厚度薄且掺杂高的窗口层,嵌入本征层以钝化异质结界面缺陷,合理利用背场对于少子的背反作用,获得了较佳的太阳电池综合性能:开路电压Voc为678.9mV、短路电流密度Jsc为38.33mA/cm2、填充因子FF为84.05%、转换效率η为21.87%。     

聚光背结背接触太阳电池衬底电阻率和光强的优化研究

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型插指背接触(Interdigitated Back Contact,IBC)单晶硅太阳电池的电学性能进行了仿真研究,全面系统地分析了不同衬底电阻率和光强对电池短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率的影响。结果表明:IBC太阳电池的电学性能受到衬底电阻率和光强的显著影响。当光强较小(0.1 W/cm~2)时,随着衬底电阻率的增大,IBC太阳电池转换效率随之降低,最优的衬底电阻率为0.5?·cm。当光强较高(0.5~5 W/cm~2)时,随着衬底电阻率的增大,IBC太阳电池转换效率随之增大,最优的衬底电阻率为3?·cm。当光强进一步增大(10~50 W/cm~2)时,随着衬底电阻率的增大,IBC太阳电池转换效率呈现出先增大后减小的变化特点,最优的衬底电阻率为2?·cm。     

高效率n型硅离子注入双面太阳电池

为进一步提升n型硅双面太阳电池的转化效率,采用了磷离子注入技术制备n型硅双面太阳电池的背场.基于离子注入技术准直性和均匀性好的特点,掺杂后硅片的表面复合电流密度降低到了1.4×10-13 A/cm2,隐性开路电压可达670 mV,且分布区间更紧凑.在电阻率为1～3 Ω·cm的n型硅片基底上,采用磷离子注入技术工业化生产的n型硅双面太阳电池的正面平均转化效率达到了20.64％,背面平均转化效率达到了19.52％.内量子效率的分析结果显示,离子注入太阳电池效率的增益主要来自长波段光谱响应的提升.     

用于太阳电池的p—ZnTe／n—CdTe异质结的研究

从光电转换的基本原理出发,分析了禁带宽度 Eg、薄膜以及异质结对材料的选择原则。在异质结理论的基础上,分析了 p-ZnTe/n-CdTe 异质结的结区结构,在两种材料的界面处,导带底形成了不连续的“断口”,价带顶 p 区一侧形成尖峰,n 区一侧形成凹口。当热平衡时,由于导带中电子从 n 区到 p 区所遇到的势垒大于价带中空穴从 p 区到 n 区的势垒,所以,通过势垒的主要是空穴流。讨论了 p-Zn-Te/n-CdTe 异质结的制作方法及工艺问题。最后,给出了测试结果。     

背接触太阳电池发射区设计及可靠性研究

利用Silvaco-TCAD仿真软件全面系统地分析了不同发射区表面浓度和结深对n型插指背接触(IBC)太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及转换效率的影响.借鉴双极半导体器件抗二次击穿技术,详细分析了不同发射区结深、发射区边缘刻蚀技术和发射区边缘选择性掺杂技术对IBC电池热击穿特性的影响.结果表明:发射区表面浓度越大、结深越深,IBC电池效率越高.当发射区表面浓度为5× 1020 cm-3、结深为1 μm时,转换效率高达23.35％.同时,深结发射区也有助于改善IBC电池的热击穿特性.发射区边缘刻蚀结构不具有改善IBC电池热击穿特性的作用,而发射区边缘选择性掺杂结构可有效改善IBC电池的热击穿特性,从而提高IBC太阳电池组件的可靠性.     

多晶硅太阳电池背表面刻蚀提升其性能的产线工艺研究

对比研究了产线上多晶硅太阳电池背表面刻蚀对 其光电转换性能的影响。示范性实验结果表明:多晶硅太阳电池背表面刻蚀能够改善其短路 电流, 从而相应的光电转换效 率提升了约 0．1％。依据多晶硅太阳电池背表面刻蚀前后的扫描 电镜(SEM)形貌、背表面漫 反射光谱及完整电池片外量子效率的测试结果,改进的光电转换的原因可能源于背表面刻蚀 “镜面”化有利于太阳光子在背表面内反射和改进印刷Al浆与背表面覆盖接触。背表面刻蚀 与当前晶硅电池产线工艺兼容,能够提升电池片的光电转换效率,是一种可供选择的产线升 级工艺。     

背表面场结构参数对双面太阳电池电流特性的影响

针对正面光照、背面光照及双面光照三种不同光照条件,利用TCAD半导体器件仿真软件全面系统地分析了背表面场结构参数对P型双面单晶硅太阳电池内量子效率(IQE)和短路电流密度(JSC)的影响。仿真结果表明:在300~700 nm短波段范围,双面光照情况下的IQE主要由BSF结构对背面光照光生载流子的影响决定。在700~1200 nm长波段范围,双面光照情况下的IQE主要由BSF结构对正面光照光生载流子的影响决定。当BSF扩散深度一定时,随着BSF表面浓度的增大,双面光照情况下JSC的变化特点与背面光照情况一致。BSF结构的变化对正面光照情况下JSC的影响较小((35)JSC=0.26×10~(–3)A/cm~2),而BSF结构参数的变化对背面光照情况下JSC的影响较大((35)JSC=10.59×10~(–3)A/cm~2),BSF结构对背面光照光生载流子的影响是导致双面光照JSC出现大幅变化的主要因素。     

CdS/CdTe太阳电池的背接触

磷硝酸腐蚀是一种适宜于工业化生产的背表面刻蚀工艺.文中采用磷硝酸腐蚀CdTe薄膜,并用溴甲醇腐蚀作为对照实验,研究了两种腐蚀对材料性质的影响.随后用真空蒸发法分别沉积了四种背接触层,提出了适宜于工业化生产的背接触技术,并从实验和理论上对两种背接触结构的CdTe太阳电池进行了分析.     

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.     

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。     

硅系太阳电池表面钝化技术比较

通过对硅片的少数载流子有效寿命、硅太阳电池的反射损失和光谱响应这三个方面的研究,比较了目前主要的硅太阳电池表面钝化技术,对这些钝化技术的优缺点进行了分析和评价.从上述三个方面的比较可以看出,RTO/SiNx堆叠钝化技术在提高硅太阳电池性能上是最优的,具有良好的应用前景.     

Phenylhydrazinium Iodide for Surface Passivation and Defects Suppression in Perovskite Solar Cells

In recent years, hybrid perovskite solar cells (HPSCs) have received considerable research attention due to their impressive photovoltaic performance and low‐temperature solution processing capability. However, there remain challenges related to defect passivation and enhancing the charge carrier dynamics of the perovskites, to further increase the power conversion efficiency of HPSCs. In this work, the use of a novel material, phenylhydrazinium iodide (PHAI), as an additive in MAPbI₃ perovskite for defect minimization and enhancement of the charge carrier dynamics of inverted HPSCs is reported. Incorporation of the PHAI in perovskite precursor solution facilitates controlled crystallization, higher carrier lifetime, as well as less recombination. In addition, PHAI additive treated HPSCs exhibit lower density of filled trap states (10¹⁰ cm^?2) in perovskite grain boundaries, higher charge carrier mobility (≈11 × 10^?4 cm² V^?1 s), and enhanced power conversion efficiency (≈18%) that corresponds to a ≈20% improvement in comparison to the pristine devices.     

MWT和EWT背接触太阳电池结构及其技术发展

主要介绍了两种高效前结背接触太阳电池即金属电极绕通(metal wrap through,MWT)太阳电池和发射极电极绕通(emitter wrap through,EWT)太阳电池的基本结构以及其关键技术构成。这两种太阳电池是目前较为高端的两种电池类型,单个电池效率能达到20%左右,组件效率能达到17%,其主要优点在于实现了共面拼装和减小了正面遮光损耗,可以应用于大规模生产。针对MWT和EWT两种电池的一些关键技术,总结了两种电池的技术共性,如激光打孔、制绒、扩散、钝化和表面电极制备等工艺,提出了其各项关键技术存在的问题并进行了发展展望。     

背接触太阳电池的背面设计优化

利用quokka3仿真软件建立三维模型,对n型叉指背接触(IBC)单晶硅太阳电池的单元电池结构设计和栅线参数进行了仿真优化,并通过激光和丝网印刷进行了实验验证.实验结果表明,在不同IBC单元电池结构设计下,当p+发射区与n+背表面场区的宽度比值为4时,IBC太阳电池效率比宽度比值为2.3时的高0.11％.可通过减小单元...     

Novel Cu Nanowires/Graphene as the Back Contact for CdTe Solar Cells

Cu‐nanowire‐doped graphene (Cu NWs/graphene) is successfully incorporated as the back contact in thin‐film CdTe solar cells. 1D, single‐crystal Cu nanowires (NWs) are prepared by a hydrothermal method at 160 °C and 3D, highly crystalline graphene is obtained by ambient‐pressure CVD at 1000 °C. The Cu NWs/graphene back contact is obtained from fully mixing the Cu nanowires and graphene with poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and N‐methyl pyrrolidinone (NMP), and then annealing at 185 °C for solidification. The back contact possesses a high electrical conductivity of 16.7 S cm^?1 and a carrier mobility of 16.2 cm² V^?1 s^?1. The efficiency of solar cells with Cu NWs/graphene achieved is up to 12.1%, higher than that of cells with traditional back contacts using Cu‐particle‐doped graphite (10.5%) or Cu thin films (9.1%). This indicates that the Cu NWs/graphene back contact improves the hole collection ability of CdTe cells due to the percolating network, with the super‐high aspect ratio of the Cu nanowires offering enormous electrical transport routes to connect the individual graphene sheets. The cells with Cu NWs/graphene also exhibit an excellent thermal stability, because they can supply an active Cu diffusion source to form an stable intermediate layer of CuTe between the CdTe layer and the back contact.