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列数各类高效晶硅太阳能电池

  晶硅电池在过去20年里有了很大发展,许多新技术的采用和引入使太阳电池效率有了很大提高。在早期的硅电池研究中,人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能,如背表面场,浅结,绒面,氧化膜钝化,Ti/Pd金属化电极和减反射膜等。后来的高效电池是在这些早期实验和理论基础上的发展起来的。

  单晶硅高效电池

  单晶硅高效电池的典型代表是斯但福大学的背面点接触电池(PCC),新南威尔士大学(UNSW)的钝化发射区电池(PESC,PERC,PERL以及德国Fraumhofer太阳能研究所的局域化背表面场(LBSF)电池等。

  我国在“八五”和“九五”期间也进行了高效电池研究,并取得了可喜结果。近年来硅电池的一个重要进展来自于表面钝化技术的提高。从钝化发射区太阳电池(PESC)的薄氧化层(<10nm)发展到PCC/PERC/PER1。电池的厚氧化层(110nm)。此外,表面V型槽和倒金字塔技术,双层减反射膜技术的提高和陷光理论的完善也进一步减小了电池表面的反射和对红外光的吸收。低成本高效硅电池也得到了飞速发展。

  (1)新南威尔士大学高效电池

  (A)钝化发射区电池(PESC):PESC电池1985年问世,1986年V型槽技术又被应用到该电池上,效率突破20%。V型槽对电池的贡献是:减少电池表面反射;垂直光线在V型槽表面折射后以41”角进入硅片,使光生载流子更接近发射结,提高了收集效率,对低寿命衬底尤为重要;V型槽可使发射极横向电阻降低3倍。由于PESC电池的最佳发射极方块电阻在150 Ω/口以上,降低发射极电阻可提高电池填充因子。

  在发射结磷扩散后,Al层沉积在电池背面,再热生长10nm表面钝化氧化层,并使背面Al和硅形成合金,正面氧化层可大大降低表面复合速度,背面Al合金可吸除体内杂质和缺陷,因此开路电压得到提高。早期PESC电池采用浅结,然而后来的研究证明,浅结只是对没有表面钝化的电池有效,对有良好表面钝化的电池是不必要的,而氧化层钝化的性能和铝吸除的作用能在较高温度下增强,因此最佳PEsC电池的发射结深增加到1µm左右。值得注意的是,目前所有效率超过20%的电池都采用深结而不是浅结。浅结电池已成为历史。

  PEsC电池的金属化由剥离方法形成Ti-pd接触,然后电镀Ag构成。这种金属化有相当大的厚/宽比和很小的接触面积,因此这种电池可以做到大子83%的填充因子和20.8%(AM1.5)的效率。

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