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。     

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。     

IBC太阳电池技术的研究进展

对叉指背接触(IBC)太阳电池在光伏领域的结构优势和发展进程进行了简单的阐述.重点介绍了 IBC太阳电池前表面场、背面p+和n+区结构、金属化电极的制备方法,并从工业化角度评述了各制备方法的优缺点与发展.总结了 IBC电池产业化进程中的几种工艺优化方向,包括p+和n+区结构设计、正面陷光技术及表面钝化等.除此之外,从I...     

n型异质结背接触太阳电池前表面的场钝化

利用Silvaco-TCAD仿真软件建立二维模型,对n型异质结背接触(HBC)单晶硅太阳电池前表面场进行模拟研究。通过在n型单晶硅衬底正面分别引入一层较薄的本征非晶硅层和一层n+非晶硅层对电池前表面进行高质量的场钝化,分析了n+非晶硅层的厚度和掺杂浓度以及本征非晶硅层的厚度和带隙宽度对电池电学性能的影响。模拟结果表明:当n+非晶硅层厚度小于6 nm,掺杂浓度为1×1019 cm-3,本征非晶硅层的厚度为3 nm,带隙宽度大于1.5 eV时,电池前表面实现了良好的场钝化效果,HBC太阳电池获得了24.5%的转换效率。     

n型IBC太阳电池磷掺杂工艺

为了兼顾叉指背接触(IBC)太阳电池背表面场(BSF)区域的钝化性能和接触性能,在现有IBC太阳电池制备工艺基础上引入离子注入技术,对电池背表面场区域进行磷离子注入.研究了不同磷离子注入剂量对IBC电池钝化性能和接触性能的影响,并研究了烧结工艺对IBC电池接触性能的影响.实验结果表明,当磷离子注入剂量为6.6×1014...     

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。     

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。     

工作温度对硅基太阳电池转换效率的影响

基于wxAMPS软件建立硅基太阳电池一维物理模型,在温控条件下分别模拟计算了单晶硅电池和非晶硅电池的输出特性,并利用太阳能综合测试平台在温控条件下测试了单晶硅和非晶硅电池的输出特性.模拟结果表明非晶硅电池在温度升高过程中的光电转换效率下降幅度显著降低,与实验结果吻合.     

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。     

P型双面单晶硅太阳电池单元宽度的优化北大核心CSCD

在正面光照和背面光照两种条件下,利用半导体器件仿真软件分析了单元电池宽度对产业化P型双面单晶硅太阳电池电学性能的影响。为进一步提高双面太阳电池光电转换效率,对单元电池宽度进行了优化。仿真结果表明,在正、背面光照条件下,随着单元电池宽度的增大,双面电池短路电流密度均增大;当单元电池宽度较小时,正、背面短路电流密度增大较迅速。随着单元电池宽度的增大,正、背面开路电压均增大,而正、背面填充因子先增大后减小。当正、背面入射光强一定时,存在最优的单元电池宽度,使得双面太阳电池转换效率达到最大值。随着单元电池宽度的增大,正面和背面光电转换效率均先增大后减小,但正、背面光照条件下的最优单元宽度不同。当单元电池宽度一定时,存在最优的正、背面栅电极间距。     

不同薄膜对n型IBC太阳电池性能的影响

叉指背接触式(IBC)太阳电池因正面没有金属栅线遮挡,具有较高的光电转换效率。但由于IBC太阳电池在制备过程中需要采用光刻掩模技术进行发射极和背电场隔离,导致工艺流程复杂、电池片稳定性较差,难以实现大规模生产。研究了不同厚度的SiO₂薄膜、SiN_x薄膜和SiO₂-SiN_x叠层薄膜对IBC太阳电池钝化性能、减反射效果、热稳定性能和电性能的影响,实验结果表明,SiO₂-SiN_x叠层薄膜在较宽的光谱范围内减反射效果更佳,高温热生长的20 nm厚的SiO₂薄膜便表现出良好的热稳定性,当选用SiO₂-SiN_x(厚度分别为20和40 nm)叠层薄膜时,制备的IBC太阳电池光电转换效率稳定,可达24.1%,对应的开路电压为698 mV,短路电流密度为43.25 mA/cm²,填充因子为79.87%。     

射频磁控溅射ITO薄膜对TOPCon太阳电池光电性能的影响

通过射频(RF)磁控溅射分别在光学玻璃基底上和多晶硅薄膜层上沉积了氧化铟锡(ITO)薄膜,采用Hall效应测试仪测试了ITO薄膜的电阻率和载流子浓度等参数,研究溅射功率和溅射时间等参数对ITO薄膜的光电特性影响.测试多晶Si对称结构沉积ITO薄膜前后及退火后的隐开路电压和反向饱和电流密度等参数,研究ITO薄膜对n型晶硅...     

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。     

PbI2对钙钛矿薄膜及太阳电池性能的影响

碘化铅(PbI₂)是两步法制备钙钛矿薄膜最常使用的金属卤化物前驱体,精确控制PbI₂在钙钛矿薄膜中的含量和空间分布以及优化PbI₂薄膜的形貌结构对于制备高效稳定的太阳电池具有重要意义。探索了PbI₂的浓度和退火方式对钙钛矿薄膜及太阳电池性能的影响。研究发现,PbI₂溶液的浓度不仅决定钙钛矿薄膜中PbI₂的含量,也影响钙钛矿的晶粒尺寸、取向及光学吸收等性质,从而导致器件性能的改变,当钙钛矿薄膜表面分布约45%的PbI₂时器件性能更佳。此外,PbI₂的形貌、结晶性和孔隙度受退火方式的影响显著,与溶剂退火相比,通过短暂的1 min热退火制备的PbI₂薄膜更有利于减少钙钛矿表界面缺陷,提升器件的开路电压,最终使器件的基础光电转换效率(PCE)可以提升至20.89%。上述研究结果有助于进一步优化钙钛矿太阳电池制备工艺,提升器件性能。     

真空法制备铜锌锡硫硒薄膜太阳电池的研究进展

真空法具有沉积速率快、重复性高以及成膜质量高等优势,有望成为大规模生产铜锌锡硫硒(Cu₂ZnSn(S,Se)₄,CZTSSe)薄膜太阳电池的制备方法。主要介绍了热蒸发法、磁控溅射法和脉冲激光沉积法等三种沉积CZTSSe薄膜的方法,阐述了采用真空法制备CZTSSe薄膜太阳电池的研究进展,同时对各种方法的优化途径(如退火条件优化、掺杂、背接触改善等)进行对比分析。最后,阐明了真空法的潜在优势以及存在的问题,并对未来发展进行展望。     

PEALD制备的Al2O3薄膜在n-TOPCon太阳电池上的钝化性能

对采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)法制备的Al2O3薄膜在n型单晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)太阳电池正表面的钝化性能进行了研究.采用少数载流子寿命、X射线电子能谱(XPS)及J-V特性的测试分析,重点研究了 Al2O3沉积温度、薄膜厚度及薄膜形成后不同退火条件对钝化性能的影响,实现了低表面复合速率、良好钝化效果的产业化制备的Al2O3薄膜工艺.研究结果表明,在沉积温度为150℃、膜厚为5 nm、退火温度为450℃时,测试计算得出薄膜中O和Al的原子数之比为2.08,电池发射极正表面复合速率较低,达到了Al2O3钝化的最优效果,并且分析了 Al2O3薄膜的化学态和形成机理.利用其Al2O3薄膜工艺制备的n型单晶硅TOPCon太阳电池开路电压提升了 8 mV,电池的平均光电转换效率达到了 23.30％.