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列数各类高效晶硅太阳能电池

  (B)钝化发射区和背表面电池(PERC):铝背面吸杂是PEsC电池的一个关键技术。然而由于背表面的高复合和低反射,它成了限制PESC电池技术进一步提高的主要因素。PERC和PERL电池成功地解决了这个问题。它用背面点接触来代替PEsC电池的整个背面铝合金接触,并用TCA(氯乙烷)生长的110nm厚的氧化层来钝化电池的正表面和背表面。TCA氧化产生极低的界面态密度,同时还能排除金属杂质和减少表面层错,从而能保持衬底原有的少子寿命。由于衬底的高少子寿命和背面金属接触点处的高复合,背面接触点设计成2mm的大间距和2001Lm的接触孔径。接触点间距需大于少子扩散长度以减小复合。这种电池达到了大约700mV的开路电压和22.3%的效率。然而,由于接触点间距太大,串联电阻高,因此填充因子较低。

  (C)钝化发射区和背面局部扩散电池(PERL):在背面接触点下增加一个浓硼扩散层,以减小金属接触电阻。由于硼扩散层减小了有效表面复合,接触点问距可以减小到250µm、接触孔径减小到10µm而不增加背表面的复合,从而大大减小了电池的串联电阻。PERL电池达到了702mV的开路电压和23.5%的效率。PERC和PER1。电池的另一个特点是其极好的陷光效应。由于硅是间接带隙半导体,对红外的吸收系数很低,一部分红外光可以穿透电池而不被吸收。理想情况下入射光可以在衬底材料内往返穿过4n2次,n为硅的折射率。PER1。电池的背面,由铝在SiO2上形成一个很好反射面,入射光在背表面上反射回正表面,由于正表面的倒金字塔结构,这些反射光的一大部分又被反射回衬底,如此往返多次。Sandia国家实验室的P。Basore博士发明了一种红外分析的方法来测量陷光性能,测得PERL电池背面的反射率大于95%,陷光系数大于往返25次。因此PREL电池的红外响应极高,也特别适应于对单色红外光的吸收。在1.02µm波长的单色光下,PER1。电池的转换效率达到45.1%。这种电池AM0下效率也达到了20.8%。

  (D)埋栅电池:UNSW开发的激光刻槽埋栅电池,在发射结扩散后,用激光在前面刻出20µm宽、40µm深的沟槽,将槽清洗后进行浓磷扩散。然后在槽内镀出金属电极。电极位于电池内部,减少了栅线的遮蔽面积。电池背面与PESC相同,由于刻槽会引进损伤,其性能略低于PESC电池。电池效率达到19.6%。

  (2)斯但福大学的背面点接触电池(PCC)

  点接触电池的结构与PER1。电池一样,用TCA生长氧化层钝化电池正反面。为了减少金属条的遮光效应,金属电极设计在电池的背面。电池正面采用由光刻制成的金字塔(绒面)结构。位于背面的发射区被设计成点状,50µm间距,10µm扩散区,5µm接触孔径,基区也作成同样的形状,这样可减小背面复合。衬底采用n型低阻材料(取其表面及体内复合均低的优势),衬底减薄到约100µm,以进一步减小体内复合。这种电池的转换效率在AM1.5下为22.3%。

  (3)德国Fraunhofer太阳能研究所的深结局部背场电池(LBSF)

  LBSF的结构与PERL电池类似,也采用TCA氧化层钝化和倒金字塔正面结构。由于背面硼扩散一般造成高表面复合,局部铝扩散被用来制作电池的表面接触,2cm*2cm电池电池效率达到23.3%(Voc=700mV,Isc-~41.3mA,FF一0.806)。

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