高效晶体硅太阳能电池结构分析-论文.pdf

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1、科技创新2014年第13期l科技创新与应用高效晶体硅太阳能电池结构分析肖友鹏(江西科技学院机械工程学院，江西南昌330098)摘要：晶体硅太阳能电池占据了光伏市场的主要份额，在产业化的道路上一直追求高效低成本。晶体硅太阳能电池的性能与其结构息息相关，文章介绍了几种高效晶体硅太阳能电池的结构，分析了其结构特征和性能参数。关键词：晶体硅太阳能电池；高效；电池结构晶体硅太阳能电池要获得大面积推广，关键在于如何降低成本和区熔硅作为衬底材料，前表面无栅线，没有电极的遮挡，并通过金字塔提高转换效率。降低成本主要

2、是降低原材料成本特别是硅片成本。设计结构和减反射膜来增强太阳光的吸收，提高了太阳能电池的陷光效应。高效的太阳能电池结构，不仅能提升太阳能电池的转换效率，也在一定电池的表面采用热氧化工艺生成二氧化硅钝化层，降低了表面复合，提程度上能降低成本。文章对几种高效晶体硅太阳能电池逐—作介绍。高了电池的开路电压。背面电极与硅片之间通过二氧化硅钝化层中的1PESC太阳能电池接触孔实现了局部性的背面点接触，减少了金属电极与硅片的接触面钝化发射极太阳能电池(Passivated-EmitterSolarCell，PE

3、SC)是第积，进一步降低了载流子在电极表面的复合速率，提高了电池的开路电一个转换效率超过20％的晶体硅太阳能电池。PESC太阳能电池效率压，也使得电池效率最高达到了23％。后来为了降低成本，已逐步采用n的提升得益于微型槽技术，也就是选择性刻蚀暴露晶面的表面纹理技型直拉单晶硅材料作为衬底材料，太阳能电池效率也可达到19％以上。术。微型槽能够减少光线在电池表面的反射；垂直光线首先到达微型槽5HIT太阳能电池表面，经表面折射后以41。角进入硅片内部，使光生载流子更接近太阳HIT太阳能电池采用异质结结构目，

4、结构的特色是在非晶硅和晶体能电池的发射结，因而提高了光生载流子的收集效率，还使得发射极横硅之间夹有一层本征非晶硅层。结构的实现是基于三洋公司在制备高向电阻降低了3倍，降低发射结电阻可提高电池的填充因子。质量低损伤非晶硅薄膜和非晶硅太阳能电池时采用的等离子体薄膜沉PESC太阳能电池的主要特征是表面氧化层钝化技术。经磷扩散制积技术。得发射结后，在太阳能电池背面沉积上一层铝并使Al和硅形成合金制制作流程是首先进行硅片的清洗，接着用PECVD法形成非晶硅薄得Al背场，Al背场既可以起到吸杂的作用，又在电池背

5、面建立起—个膜层，表面一侧形成i型非晶硅层以及P型非晶硅层，背面形成i型非电场，阻止载流子向背面迁移，降低了背表面的复合。接着采用氧化工晶硅层以及n型非晶硅层，再在两面形成的非晶硅层上沉积透明导电艺在表面生长一层二氧化硅，正面氧化层可大大降低载流子的表面复膜和金属电极，完成整个电池片的制作。合速率，因此提高了太阳能电池的开路电压。PESC太阳能电池的金属HIT太阳能电池的高效率，是由太阳能电池的短路电流、开路电压电极先由剥离方法形成Ti—Pd接触，然后电镀舷构成。这种接触有大和填充因子优化得到的。使

6、用优化的绒面增强对太阳光的俘获，采用高的高宽比和小的接触面积，镀衄也提高了电极的导电能力，因此PESC质量宽禁带宽度的合金窗口材料以减少窗口层的光吸收，开发具有高太阳能电池的填充因子可以做到大于83％，转换效率也达到了20．8％载流子迁移率的透明导电膜，优化电池的背面场设计，制备优良的栅线(AM1．5)。电极等都有利于获得高短路电流。在沉积非晶硅之前清洁晶体硅的表2PERL太阳能电池面，沉积高质量本征非晶硅薄膜实现对晶体硅表面缺陷的有效钝化，在钝化发射极、背面局部扩散(Passivated—Emit

7、terandRear-Locally非晶硅薄膜沉积过程中尽量减少对晶体硅表面的等离子体损伤，优化diffused，PERL)太阳能电池是转换效率的保持者，其转换效率高达25％非晶硅与晶体硅之间界面的能带结构都有利于提高电池的开路电压。目。获得高的填充因子的方法是使用低电阻的电极材料，设计具有大的高PERL太阳能电池的特色设计是采用逆金字塔绒面结构，绒面上沉宽比的栅线和高导电性的P型窗口层，还有就是减小透明导电膜的串积MgF：与ZnS双层抗反射膜，该结构使太阳光在第一次到达金字塔的联电阻。——侧时就有

8、机会进入太阳能电池内部。反射的部分太阳光经另一个金最后，需要提到的是日本的三菱公司开发的多晶硅太阳能电池，该字塔侧面反射又能有机会进入电池内部，从而增加太阳光进入太阳能电池采用新的制程与材料，首先是利用纳米掩膜和RIE刻蚀技术进行电池内部的机会。太阳光进入太阳能电池后，在朝着太阳能电池背面行微加工制绒，可以降低硅片光面的反射，藉此增加光吸收量。采用新材进的过程中大部分被吸收，而未被吸收的长波段的入射光在到达背面料来制作栅线电极，降低连接电阻，并且还细化了栅线，使得发电