晶体硅电池表面钝化的研究进展

随着晶体硅太阳电池技术的不断发展,硅片的厚度不断降低,电池表面钝化对提高太阳能电池转化效率变得尤为重要。本文介绍了表面钝化膜在晶体硅太阳电池中的应用,以及几种晶体硅电池表面钝化方法,包括等离子体增强化学气相沉积法、氢化非晶硅、热氧化法、原子层沉积法以及叠层钝化,并分别介绍了它们在应用上的优缺点。分析了制备钝化膜过程中存在的问题,并提出了相应措施及发展趋势。表面钝化技术是提高晶体硅电池转换效率最有效的手段之一,今后晶体硅电池表面钝化技术仍将是国内和国际研究的热点之一。     

背面点接触结构在晶体硅太阳电池中的应用

背面点接触结构晶体硅太阳电池是实验室高效电池的一种。介绍了目前研究较多的两种背面点接触晶体硅太阳电池,比较了几种背部结构的设计方法和制造工艺,包括背面钝化层的材料选择、背反射层的光学性能、去背结技术以及点电极结构的设计等。并展望了背面点接触太阳电池在工业生产上的前景。     

硅太阳能电池的应用研究与进展

介绍了三代太阳能电池的发展历程和最新研究进展,晶体硅太阳能电池在光伏产业中主要朝高效方向发展,认为廉价、高效多晶硅薄膜太阳能电池,是当前太阳能电池研究的热点,也是未来太阳能电池发展的方向。     

硅表面钝化及对异质结太阳电池特性的影响

研究了不同的晶体硅表面钝化方法,测试分析了硅片的少数载流子寿命以及对晶体硅/非晶硅异质结(HIT)太阳电池性能的影响。发现适当时间的HF溶液处理、氢等离子体处理和表面覆盖约3nm的本征非晶硅层能有效提高硅片的少子寿命,从而提高HIT太阳电池的开路电压。对电池制备工艺综合优化后,得到了基于n型晶体硅的光电转换效率为16.75%(Voc=0.596V,Jsc=41.605mA/cm2,FF=0.676,AM1.5,25℃)的HIT太阳电池。     

高效单晶硅太阳电池的最新进展及发展趋势

晶体硅太阳电池是目前光伏市场的主流产品,其又可分为多晶硅电池和单晶硅(c-Si)电池。目前,多晶硅电池成本较低,市场份额较大,但其效率较低;单晶硅电池成本相对偏高,但其效率更高,市场份额小于多晶硅电池。随着硅材料和硅片切割技术的进步,单晶硅片的成本持续下降,且未来市场对高效率的高端光伏产品需求日益增长。因此,高效率的单晶硅电池将受到更多的关注。为进一步提高单晶硅太阳电池的效率,近几年的研究工作主要集中于提高硅片质量来降低体缺陷,寻找新型钝化材料来降低表面和界面缺陷,开发先进的减反技术(新型的绒面陷光结构和材料)以提高光的利用率,引入低电阻金属化技术降低串联电阻,优化PN结制备技术以及器件结构等。2014年至今,单晶硅太阳电池的转换效率得到连续突破。目前,最高效率是日本Kaneka公司创造的26.6%,其他效率达到或者超过25%的晶硅电池包括钝化发射极背面局部场接触(PERL)电池、交叉指式背接触(IBC)电池、硅异质结(SHJ)电池、交叉指式背接触异质结(HBC)电池、隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池、多晶硅氧化物选择钝化接触(POLO)电池等。分析这些典型电池的关键技术可以发现,栅线电极与c-Si的金属-半导体接触复合成为影响电池效率的关键因素。为减小这些复合,一方面通过电池背面局部开孔来减小金属与c-Si直接接触的面积,包括钝化发射极背场点接触(PERC)、PERL、钝化发射极和背面全扩散(PERT)等电池。另一方面则是开发既能够实现优异的表面钝化,同时又无需开孔便可分离与输运载流子的新型载流子选择性钝化接触技术,如SHJ电池、TOPCon电池等。此外,采用交叉指式背接触技术与其他电池结构结合则是最大限度提高光利用率的必然选择,包括IBC电池和HBC电池。本文介绍了当前国际上转化效率达到或超过25%的典型高效单晶硅太阳电池,分别对其器件结构、核心工艺、关键材料等进行了分析,在总结这些高效单晶硅太阳电池各自特点的基础上对该领域的发展前景进行了展望。     

n型晶体硅太阳电池最新研究进展的分析与评估

n型晶体硅具有体少子寿命长、无光致衰减等优点,非常适合制作高效低成本太阳电池.结合PC1D模拟,对n型晶体硅太阳电池的最新研究成果进行了分析,指出n型晶体硅太阳电池要实现产业化必须先解决p型硅表面钝化、硼扩散和硼发射极金属化等问题.最后预测了n型晶体硅太阳电池的产业化前景.     

N型背接触异质结太阳电池概述

在P型晶体硅太阳电池转换效率提升接近极限的情况下,N型晶体硅太阳电池因少子寿命长、光致衰减小、对金属污染的容忍度高等优点,在光伏行业内掀起了研究和产业化的新浪潮。目前研究较多并实现规模化生产的N型电池主要有钝化效果较好、开路电压高的异质结电池(HJT电池)和受光面积大、短路电流高的背接触电池(IBC电池)。而HIBC电池则是将HJT电池和IBC电池的结构优点有机结合的叠加电池,其具有转化效率高、光稳定性好、工艺温度低和可薄片化等特点。HIBC电池目前尚在研发阶段,仍需攻克核心工艺技术;且其生产成本较高,目前产业化应用较少。但其作为新型N型太阳电池,是未来光伏行业高效电池发展的方向和趋势。     

高效本征薄层异质结(HIT)太阳电池技术研究进展

高效本征薄层异质结(HIT)是由本征钝化层沉积在a-Si/c-Si界面处组成,这种硅异质结(SHJ)结构由于钝化性能好,实际效率值往往比同质结电池更高。本文首先介绍了HIT高效电池发展现状、电池基本结构的特点,然后从制备工艺、钝化原理、能带带阶等几个方面对衬底层、非晶硅层(本征/掺杂)、TCO薄膜以及金属格栅电极展开讨论,并对未来高效HIT电池的工业化发展趋势做了展望。     

高效率双结钙钛矿叠层太阳能电池研究进展

以钙钛矿电池为顶电池的叠层太阳电池发展迅速,成为太阳能光伏领域的研究热点之一。随着电池结构和制备工艺的优化,叠层电池的光电转换效率快速提升,单片钙钛矿/晶硅叠层电池的效率已达到31.3%。本综述对近年来以宽带隙钙钛矿电池作为顶子电池、晶体硅电池及其他新型中窄带隙电池(钙钛矿电池、有机电池、铜铟镓硒(CIGS)电池)作为底子电池的叠层电池的研究进展进行了系统梳理,总结了叠层电池的顶电池、中间互联层和底电池的材料、结构及光电性能等方面的关键技术及难点,希望能够为进一步提升叠层电池效率提供一些思路。并对未来低成本高效叠层太阳能电池的光学和电学优化需求做出了分析与展望。     

快速热氧化制备超薄二氧化硅层及其钝化效果

二氧化硅(SiO2)是制备高效晶体硅太阳电池常用的钝化手段。本文利用快速热氧化(RTO)技术在晶体硅表面制备超薄SiO2层,考察其对硅表面的钝化作用。在100%O2气氛下,900℃RTO处理180s,可以使样品的少子寿命达到146.6μs的最佳值。采用RTO方法制备的SiO2薄膜厚度可以控制在几个纳米范围。通过与等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统沉积的氮化硅(SiNx)薄膜形成叠层钝化膜,可以进一步提高对太阳电池表面的钝化效果。单层SiNX薄膜钝化的样品有效载流子寿命为51.67μs,SiO2/SiNx叠层薄膜钝化的样品有效载流子寿命提高到151.18μs。     

晶体硅电池产业化高效技术分析

毫无疑问,硅电池是促进光伏产业前进的中坚力量。而太阳电池组件中,大约80%的电力都来源于晶体硅组件。第一个晶体硅电池出现在1954年,恰宾和卡尔松等人在贝尔实验室用表面抛光的硅片制作PN结,然后分别在两侧蒸镀上金属电极,就制成了光伏转换效率达6%的世界上第一块实用性硅太阳电池,成为现代硅太阳电池时代的开始。经过几十年的发展,晶体硅太阳电池经历了几个快速发展期,效率得到不断攀升,从最初的8%提升至目前的25%(实验室效率),正如图1所示。很多实验室技术在经过多年开发后走向了产业,带动了很多新型产业化高效电池的出现,这些电池的产业化平均效率分别达到了18%(美国Innovalight公司的硅墨水技     

背接触硅太阳电池研究进展

高效率、低成本是晶体硅太阳电池发展的主流方向.背接触电池以其独特的器件结构、简单的制备工艺及较高的电池效率,备受光伏市场的关注.概括了目前国际上研究较多的几种背接触硅太阳电池,对其结构特点、制造技术及发展概况作了系统介绍,并在此基础上提出了需要改进的问题及未来的发展方向.     

动力型锂离子电池的研究进展

动力型锂离子电池已成为目前众多学者研究的热点。从活性材料,导电剂以及粘结剂等,简要介绍了动力型锂离子电池的发展及研究现状,并对未来做了展望。     

镀锡钢板表面钝化膜的形成机制

未来,重铬酸盐阴极电解钝化仍有一定的应用市场,对其成膜机理的深入了解,有助于从另一方面推动无铬钝化技术的发展。对镀锡钢板进行了重铬酸盐钝化,从理论上分析了其电化学钝化与化学钝化成膜的过程及膜的组成差异;采用电量法与光电子能谱(XPS)法测定了镀锡钢板钝化前后表面的组成,验证了理论分析的结果;通过对不同钝化条件下得到的镀锡钢板表面的Sn3d和Cr2p峰的拟合,分析了钝化电量与电位对电化学和化学钝化过程的影响。结果表明:镀锡钢板表面重铬酸盐阴极电解钝化过程中电化学和化学2种钝化同时存在,膜的构成物分别为Cr(OH)3,Cr2O3。     

镀锌层无铬钝化工艺的研究进展

介绍了无机钝化和有机钝化2类镀锌层无铬钝化工艺的特点、研发现状及难题。同时,介绍了一种新型的ZECCOAT有机-无机复合无铬钝化技术的优缺点,指出有机-无机复合钝化的效果比单一钝化的效果好,将其与纳米技术结合是镀锌层无络钝化的发展方向。     

热氧化对工业化n-TOPCon太阳电池的性能影响研究

借助磷掺杂多晶硅钝化接触结构卓越的钝化质量,n-TOPCon太阳电池可获得极佳的电学性能表现。在实际工业化制造过程,获得高性能量产n-TOPCon电池的关键之一是需要实现电池双面钝化结构的匹配与优化。对于硼扩散制备而成的电池正表面,工业上常采用叠层钝化膜沉积前添加热氧化工艺来优化钝化质量。该热氧化过程对n-TOPCon电池正反面钝化结构以及最终的电池电学性能可能造成的影响,进行了详细探究;发现热氧化过程可以优化重掺杂硼扩面的钝化质量,而对于轻掺杂硼扩面有害无益,同时热氧化会导致掺杂多晶硅钝化接触结构的钝化质量下降。未经过氧化处理的n-TOPCon电池在光注入退火工艺处理后可以获得更大的电学性能增益。使用无氧化工艺获得了平均效率达24.02%,最高效率为24.34%的量产n-TOPCon太阳电池。     

晶体硅薄膜电池制备技术及研究现状

晶体硅薄膜太阳电池近些年来得到广泛的研究和初步的商业化探索。根据所采用的晶体硅薄膜沉积工艺中温度范围的不同，晶体硅薄膜电池研究可分为高温路线和低温路线两个不同发展方向。本文分别从这两个方向综述了目前国外晶体硅薄膜电池制备技术的最新进展，最新实验室研究结果。报导了晶体硅薄膜电池商业化进展状况，指出了晶体硅薄膜电池实现产业化必须解决的问题。     

一种新型高效节能磷化钝化液的研制

介绍了一种新型高效节能磷化钝化液的制备及使用方法。它与传统的磷化钝化液相比，具有快速、高效、节能、成本低和污染小等特点。     

Si基太阳电池用SiNx:H薄膜的研究进展

SiNx:H薄膜因为具有良好的减反射性质和钝化作用,在晶体硅太阳电池(单晶硅、多晶硅)的研究和生产中得到越来越广泛的应用.介绍了SiNx:H薄膜在硅基太阳电池中的减反射和钝化作用,主要制备方法等研究现状,以及面临的问题和今后的研究趋势.     

高效节能磷化钝化液

介绍了一种新高效节能磷化钝化液的制备及使用方法，它与传统的磷化钝化液相化，具有快速，高效，节能，成本低和污染小等特点。