钝化发射极_背面定域扩散高效硅太阳电池

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1、第卷第期华中理工大学学报年月雌钝化发射极、背面定域扩散高效硅太阳电池史济群固体电子学系澳大利亚新南威尔士大学摘要报道了钝化发射极、背面定域扩散高效率硅太阳电池的研制结果阐述了电池的工艺制作流程及结构设计特点,并分析其获得高转换效率的机理由于电池设计及制作中采用了双,,“”,、面钝化背面进行定域小面积的硼扩散正面利用倒金字塔结构同时配以淡磷浓磷分区扩,、,散等手段使硅太阳电池的开路电压短路电流和填充因子都得到较大提高在℃,的光照条件下光电转换效率,一,双面钝化背关锐词高效率硅太阳电池面定域硼扩散倒金字塔结构分区扩散分类号钝化发射极、背面定域扩散硅太阳

2、电池的简称是,一,电池这是迄今世界上报道转换效率最高的硅太阳电池其效率达到,〔‘〕为进,一步提高硅太阳电池的光电转换效率作者在研制钝化发射极硅太阳电池,,的基础上再次进入澳大利亚教授领导的光伏器件与系统研究中心从,℃,依据美事电池的研制工作在条件下国国家实验室提供的二。,,级标准参考电池进行测试测得面积为编号的电池的输出参数为开,,,一,路电压短路电流密度一填充因子光电转换效率夕电池结构及工艺流程电池结构硅太阳电池的结构如图所示该电池衬底材料选用区熔法拉制的、低电阻率、、、、。型掺硼晶向直径为厚度拌,双面抛光的单晶硅片背电极工艺流程硅片正面倒金字塔

3、结构的光刻法制作、图电池结构示意图背面局域硼扩散栅指电极接触区的浓磷扩散正面淡磷扩散减反射层的氧化光刻背电极接触孔光刻正面栅指电极引线孔正·收稿一一日期史济群,男,,教授武汉,华中理工大学。。年生固体电子学系华中理工大学学报年面蒸发钦把薄栅指电极背面蒸发铝电极一正面镀银加厚栅指电极退火测试电池结构设计的主要特点及高性能的机理分析门双面钝化由,,图可见电池正面除去极窄的栅指电极条接触以及面积甚小的背电极接触孔之外电池的正面与背面都覆盖着热生长的二氧化硅层,,关于二氧化硅层能起到钝化作用的机理在研究单面发射极钝化的时早已作了解释,,川实验结果表明川发射

4、极表面的钝化降低了表面态从而减小了前表面的少子复合由于电池开路电压表示为,。。、—二干十,。,,。式中是黑暗条件下结反向饱和电流密度在不考虑势垒区少子复合的假设下为发射区,,。,,反向电流密度与基区反向电流密度之和即因此钝化的结果减小了无光照。犷,二时中的分量从而提高了值达以上同时也提高了与前表面复合有关,的短波响应使电池效率达,,。然而双面钝化电池比单面钝化电池增加了背面钝化因而的基极分量将,晰〕随背面钝化而下降同时光谱响应也得到较大的改善本结果,表明电池的已经提高到,并且抬高了与背表面复合有关的长波响,应从而使电池效率高达图是比较与两种电池的典

5、型次召︶的内量子效率伽实验曲线图中直观地反映出︺双面钝化电池的长波响应优于单面钝,拌化电池直至波长之后才开始下了一落而电池由于存在较高的背表面复合孟拜,,刀拜率影响其响应特性从就开始下降了图电池与电池的内量子效率和淡磷、浓磷分区扩散与光波长又的实验曲线这是高效硅太阳电池结构设计中又一重大“”,,改进措施以前所采用的紫电池方案是进行一次性的浅结磷扩散来减小发射区表面浅层“”,以降低发射区内少子复合率,内死层的厚度提高电池的及短波响应这些电池性能的,,,,提高受到一次性磷扩散的限制假若进一步减薄结深甚至降低磷表面浓度那么可以满足,,进一步提高短波响应的

6、要求可是与此同时将造成磷扩散薄层横向电阻功耗增大甚至栅指电,极接触电阻增大的问题这可能使电池效率反而下降电池在设计与工艺中采用了分区磷扩散,从而解决了这个矛盾因为,在金属栅指电极下面进行浓磷扩散,可以满足栅指电极,,只接触电阻小的要求而在栅指之间大面积的受光区内进行淡磷扩散要调整好淡磷扩散的,,表面浓度及结深就能同时满足横向电阻功耗小且短波响应好的两方面的要求图中,,电池曲线向更短波长方向延伸显然优于电池说明这是一种更好的结构设计第期史济群等钝化发射极、背面定域扩散高效硅太阳电池背面进行定域、小面积的硼扩散如图所示,背面电极采用了小面积的定域硼扩散

7、区显然,这将减小背电极的接触电,又给电阻池增加了硼背面场蒸铝的背电极本身又是一个很好的背反射器从而进一步提高了电池的光电转换效率“”电池正面采用倒金字塔结构,“”实验结果证明这种倒金字塔结构的受光效果优于绒面结构及微槽结构由于本文的“”,,电池采用了正面倒金字塔结构使其光反射率达到最低从而提高了电池的参考文献币,,,,,,,,,,众,,史济群,马稚尧,谢基凡等,,空间用高效率硅太阳电池华中理工大学学报,,一,,奋,,,,此,一,一,一℃,夕单,一,,,