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            一号平台pc-浅述高效晶体硅电池技能

            admin 2019-05-11 200人围观 ,发现0个评论

            太阳能电池转化功率遭到光吸收、载流子输运、载流子搜集的约束。关于单晶硅硅太阳能电池,由于上光子带隙的剩余能量透射给下带隙的光子,其转化功率的理论最高值是28%。实际上由于额定的丢失太阳能电池的功率很低。只要经过了解并尽量削减丢失才干开宣布功率足够高的太阳能电池。

            太阳能电池转化功率丢失机理

            进步太阳能电池的转化功率是太阳光电工业最重要的课题之一。一般来说太阳能电池功率每进步1%,本钱可下降7%,其关于下降本钱的效果适当明显。

            研讨标明,影响晶体硅太阳能电池转化功率的原因首要来自两个方面:

            1、光学丢失,包含电池前外表反射丢失、触摸栅线的暗影丢失以及长波段的非吸收丢失。

            2、电学丢失,它包含半导体外表及体内的光生载流子复合、半导体和金属栅线的触摸电阻,以及金属和半导体的触摸电阻等的丢失。

            这其间最要害的是下降光生载流子的复合,它直接影响太阳能电池的开路电压。光生载流子的复合首要是由于高浓度的分散层在前外表引进许多的复合中心。此外,当少量载流子的分散长度与硅片的厚度适当或超越硅片厚度时,背外表的复合速度对太阳能电池特性的影响也很明显。

            进步转化功率办法

            进步晶硅太阳能电池转化功率有如下办法:

            1、光圈套结构

            一般高效单晶硅电池选用化学腐蚀制绒技能,制得绒面的反射率可到达10%以下。现在较为先进的制绒技能是反响等离子蚀刻技能(RIE),该技能的长处是和晶硅的晶向无关,适用于较薄的硅片,一般运用SF6/O2混合气体,在蚀刻进程中,F自由基对硅进行化学蚀刻构成可蒸腾的SiF4,O自由基构成SixOyFz对侧墙进行钝化处理,构成绒面结构。现在韩国周星公司使用该技能的设备可制得绒面反射率低于在2%~20%规划。

            2、减反射膜

            它的基本原理是坐落介质和电池外表具有必定折射率的膜,能够使入射光发生的各级反射相互间进行干与然后彻底抵消。单晶硅电池一般能够选用TiO2、SiO2、SnO2、ZnS、MgF2单层或双层减反射膜。在制好绒面的电池外表上蒸镀减反射膜后能够使反射率降至2%左右。

            3、钝化层

            钝化工艺能够有用地削弱光生载流子在某些区域的复合。一般高效太阳电池可选用热氧钝化、原子氢钝化,或使用磷、硼、铝外表分散进行钝化。热氧钝化是在电池的正面和反面构成氧化硅膜,能够有用地阻挠载流子在外表处的复合。原子氢钝化是由于硅的外表有许多的悬挂键,这些悬挂键是载流子的有用复合中心,而原子氢能够中和悬挂键,所以削弱了复合。

            4、添加背场

            如在P型资料的电池中,反面添加一层P+浓掺杂层,构成P+/P的结构,在P+/P的界面就发生了一个由P区指向P+的内建电场。由于内建电场所别离出的光生载流子的堆集,构成一个以P+端为正,P端为负的光生电压,这个光生电压与电池结构自身的PN结两头的光生电压极性相同,然后进步了开路电压Voc。一起由于背电场的存在,使光生载流子遭到加快,这也能够看作是添加了载流子的有用分散长度,因此添加了这部分少子的搜集几率,短路电流Jsc也就得到进步。

            5、改进衬底资料

            选用优质硅资料,如N型硅具有载流子寿数长、制结后硼氧反响小、电导率好、饱满电流低一级。

            细述几种高效晶体硅太阳能电池技能

            PERL 电池

            PERL(Passivated Emitter and Rear Locally-diffused)电池是钝化发射极、反面定域分散太阳能电池的简称。1990年,新南威尔士大学的J.ZHAO在PERC电池结构和一号平台pc-浅述高效晶体硅电池技能工艺的基础上,在电池反面的触摸孔处选用了BBr3定域分散制备出PERL电池。PERL电池功率到达24.7%,挨近理论值。

            PERL电池具有高功率的原因在于:

            1、电池正面选用“倒金字塔”,这种结构受光效果优于绒面结构,具有很低的反射率,然后进步了电池的JSC.

            2、淡磷、浓磷的分区分散。栅指电极下的浓磷分散能够削减栅指电极触摸电阻;而受光区域的淡磷分散能满意横向电阻功耗小,且短波呼应好的要求;

            3、反面进行定域、小面积的硼分散P+区。这会削减背电极的触摸电阻,又添加了硼反面场,蒸铝的背电极自身又是很好的背反射器,然后进一步进步了电池的转化功率;

            4、双面钝化。发射极的外表钝化下降外表态,一起削减了前外表的少子复合。而反面钝化使反向饱满电流密度下降,一起光谱呼应也得到改进;可是这种电池的制造进程适当繁琐,其间涉及到好几道光刻工艺,所以不是一个低本钱的出产工艺中。

            HIT 电池

            HIT 电池是异质结( hetero-junction with intrinsic thin-layer , HIT) 太阳能电池的简称。电一号平台pc-浅述高效晶体硅电池技能池制造进程大致为:使用PECVD在外表织构化后的n型CZ-Si片的正面堆积很灵舟薄的本征-Si:H层和p型-Si:H,然后在硅片的反面堆积薄的本征-Si:H层和n型-Si:H层;使用溅射技能在电池的双面堆积通明氧化物导电薄膜(TCO),用丝网印刷的办法在TCO上制造Ag电极。值得注意的是一切的制造进程都是在低于200 ℃的条件下进行,这对确保电池的优异功能和节约能耗具有重要的含义。

            HIT电池具有高效的原理是:

            1、悉数制造工艺都是在低温下完结,有用地维护载流子寿数;

            2、双面制结,能够充分使用反面光线;

            3、外表的非晶硅层对光线有非常好的吸收特性;

            4、选用的n型硅片其载流子寿数很大,远大于p型硅,而且由于硅片较薄,有利于载流子分散穿过衬底被电极搜集;

            5、织构化的硅片对太阳光的反射下降;

            6、使用PECVD在硅片上堆积非晶硅薄膜进程中发生的原子氢对其界面进行钝化,这是该电池获得高效的重要原因。

            IBC 电池

            IBC 电池是背电极触摸( Interdigitated Back-contact )硅太阳能电池的简称。其特色是正面无栅状电极,正负极穿插摆放在反面。这种把正面金属栅极去掉的电池结构有许多长处:1、削减正面遮光丢失,适当于添加了有用半导体面积;2、组件安装本钱下降;3、外观好。

            由于光生载流子需求穿透整个电池,被电池背外表的PN节所搜集,故IBC电池需求载流子寿数较高的硅晶片,一般选用N型FZ单晶硅作为衬底;正面选用二氧化硅或氧化硅/氮化硅复合膜与N+层结合作为前外表电场,并制成绒面结构以抗反射。反面使用分散法做成P+和N+交织距离的穿插式接面,并经过氧化硅上开金属触摸孔,完成电极与发射区或基区的触摸。穿插排布的发射区与基区电极简直覆盖了背外表的大部分,非常有利于电流的引出。

            这种背电极的规划完成了电池正面“零遮挡”,添加了光的吸收和使用。但制造流程也非常杂乱,工艺中的难点包含P+分散、金属电极下重分散一号平台pc-浅述高效晶体硅电池技能以及激光烧结等。

            MWT 电池

            MWT 电池是金属穿孔卷绕(metallization wrap-through, MWT)硅太阳能电池的简称。该技能使用P型多晶硅,经过激光钻孔将电池正面搜集的能量穿过电池转移至电池的反面。这种办法使每块电池的输出功率进步了2%,再与电池组件相连接,所得的输出功率能进步9%。

            在MWT器材中,工艺的难点包含:激光打孔和划槽阻隔的对准及重复性、孔的巨细及形状的操控、激光及硅衬底构成的损害及孔内金属的填充等。一般MWT每块硅片需求钻约200个通孔

            EWT 电池

            EWT 电池是发射极盘绕穿通(emitter-wrap-through,EWT)硅太阳能电池的简称。与MWT电池不同的是,在EWT电池中,传递功率的栅线也被转移至反面。与MWT电池相似,EWT电池也是经过在电池上钻微型孔来连接上、下外表。比较MWT电池的每块硅片约200个通孔,EWT电池每块硅片大约有2万个这种通孔,故激光钻孔成为仅有可满意商业规划速度的工艺。

            EWT电池由于正面没有栅线和电极,使模组安装更为简洁,一起由于避免了遮光丢失且完成了双面搜集载流子,使光生电流有大幅度的进步。用于工业化大面积硅片的EWT电池工艺多选用丝网印刷和激光技能,并对硅片质量具有必定的要求,这为EWT电池工艺技能提出许多的要求,比方无损害激光切开的完成、丝网印刷对电极形状的约束、孔内金属的填充深度以及发射极串联电阻的优化等。使用这种新式几许结构出产出来的前期电池获得了超越17%的功率。

            激光刻槽埋栅电池

            由UNSW开发的激光刻槽埋栅极技能,是使用激光技能在硅外表上刻槽,然后埋入金属,以起到前外表点触摸栅极的效果。发射结分散后,用激光在前面刻出20m宽、40m深的沟槽,将槽清洗后进行浓磷分散,然后槽内镀出金属电极。电极坐落电池内部,削减了栅线的遮盖面积,使电池功率到达19.6%。

            与传统工艺的前外表镀敷金属层比较,这种电池具有的长处是:栅电极遮光率小、电流密度高,埋栅电极深化硅衬底内部可添加对基区光生电子的搜集,浓磷分散下降浓磷区电阻功耗和栅指电极与衬底的触摸电阻功耗,进步了电池的开路电压等。

            这种电池既保留了高效电池的特色,又一号平台pc-浅述高效晶体硅电池技能省去了高效电池制造中的一些杂乱的工艺,很合适使用低本钱、大面积的硅片进行大规划出产。

            OECO 电池

            OECO 电池是歪斜蒸腾金属触摸(Obliquely evaporated contact,OECO)硅太阳能电池的简称。与其他高效电池比较,具有结构规划新颖、制造简略、电极质料无损耗、本钱低价和合适大批量出产等长处。OECO电池结构根据金属-绝缘体-半导体(MIS)触摸,使用外表沟槽描摹的讳饰在极薄的氧化地道层上歪斜蒸镀低本钱的Al作为电极,无需光刻、电极烧穿、电极下重掺杂和高温工艺即可构成高质量的触摸,而且一次性可蒸镀大批量的电池电极。更为重要的是当这种电池制造面积从4 cm2扩大到100 cm2时,功率也仅仅从21.1%稍微降到20%,依然归于高效规划,所以这种结构的电池更适宜于工艺出产。

            OECO结构示意图如所示,电池的外表由许多摆放规整的方形沟槽组成,浅发射极n+坐落硅片的上外表,在其上有一极薄的氧化地道层,Al电极歪斜蒸镀于沟槽的旁边面,然后使用PECVD蒸镀氮化硅作为钝化层和减反射膜

            OECO电池有以下特色:(1)电极是蒸镀在沟一号平台pc-浅述高效晶体硅电池技能槽的旁边面,有利于进步短路电流;(2)优异的MIS结构规划,能够获得很高的开路电压和填充因子;(3)高质量的蒸镀电极触摸;(4)不受触摸特性约束的能够被最优化的浅发射极;(5)高质量的低温外表钝化。

            跟着现代工业的开展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,太阳能作为抱负的可再生能源遭到了更多的注重,全球的研讨团队正在寻觅进步电池功率和/或下降本钱的途径。现在太阳能电池的品种不断增多,但晶体硅太阳能电池由于优异的特性和较高的转化功率,在未来一段时期内仍将占有主导地位。

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