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晶体硅背接触电池工艺需进一步简化

2013-05-19 00:10
雷本祖
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  光伏作为新能源的一种,受到了各国的极大重视。如何对现有常规P型晶体硅技术进行升级改造,提升效率和降低成本,是各厂家必须面对的问题。目前首要解决的问题就是要降低新电池成本、保持高效,以便大规模应用。现在为降低成本所研究的高效电池主要是从减少表面陷光、表面遮光损耗等几个方面入手。为了减少表面遮光就要把栅线做得很细,但是细的栅线又会使得电极接触电阻增加,同时也增加了工艺难度,所以早在20世纪70年代就有人提出背接触太阳能电池的概念。该技术基本消除了正面栅线电极的遮光损失,更加充分地利用了光照,提高了电池效率。同时,背接触电池还将电池的两极从背面引出,降低了封装难度,简化了制作工艺,使得电池更加美观。MWT和EWT是背接触电池的二种形式,属于前结电池形式,发射极位于电池正面,有利于更多载流子的收集。MWT和EWT不完全依赖于栅线收集载流子,主要是通过对衬底打孔,通过不同的方式向孔洞中填充金属或者重扩,实现前后发射极间的电流传输,与传统电池相比,减小了正面的遮光面积,还不影响正面载流子的收集,从而提高了电池效率。

  MWT和EWT提效率、降成本

  MWT(MetalWrap-Through)即金属电极环绕穿通电池,MWT电池将电池正面收集的电子通过孔洞中的金属转移至电池背面。它不再需要在电池正面制作“母线”,因此电池表面就有更大面积来收集光子并将其转化为电能。德国研究人员Fraunhofer等已经制备出17.1%的MWT电池,还有荷兰研究机构研究的多晶MWT电池效率也达到了17%。但是MWT电池中金属化孔洞的制备和电级间的分流仍然是MWT发展需要优化的难题。

  EWT(EmitterWrap-Through)即发射极环绕穿通电池,它是MWT电池的改进版,兼具了IBC电池与MWT电池的优点。此外EWT的孔洞导通一般是通过重扩的方法来实现的,一方面把电池正面发射极和背面局部发射极连接在一起,另一方面重扩还可以降低接触电极的接触电阻。这样通过重扩的孔洞将前表面发射极引入背面,实现把前表面收集的电子传导到背电极上,电池的P型电极和N型电极的细栅全部交叉排列在电池背面,简化了封装工艺。前表面依然采用优良的金字塔结构和减反射膜,以减少光的反射损失,从而达到了提高电池效率的目的。

  与传统电池相比较,MWT和EWT的优点包括:(1)降低或完全消除了正面网格的遮光,增大了受光面积,故可以提高光电流的密度;(2)由于正负电极均位于电池背面,可简化电池封装工艺,更容易实现自动化,并且可以调节背面基极和发射极所占的面积比例,降低电极的接触电阻;(3)用孔洞将前后发射极连接在一起,对于低少子寿命的硅衬底仍可以获得较高的短路电流,可以降低对衬底的要求,低品质的薄基硅片更能体现MWT和EWT太阳电池结构的优越性;(4)实现从电池的前结和背结双结共同收集电荷,故有很高的电荷收集率。此外,薄的硅片因为减少了电荷的传输路径,降低了孔电阻,也可以提高电池的填充因子。

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