列數(shù)各類高效晶硅太陽能電池
。˙)鈍化發(fā)射區(qū)和背表面電池(PERC):鋁背面吸雜是PEsC電池的一個關(guān)鍵技術(shù)。然而由于背表面的高復(fù)合和低反射,它成了限制PESC電池技術(shù)進一步提高的主要因素。PERC和PERL電池成功地解決了這個問題。它用背面點接觸來代替PEsC電池的整個背面鋁合金接觸,并用TCA(氯乙烷)生長的110nm厚的氧化層來鈍化電池的正表面和背表面。TCA氧化產(chǎn)生極低的界面態(tài)密度,同時還能排除金屬雜質(zhì)和減少表面層錯,從而能保持襯底原有的少子壽命。由于襯底的高少子壽命和背面金屬接觸點處的高復(fù)合,背面接觸點設(shè)計成2mm的大間距和2001Lm的接觸孔徑。接觸點間距需大于少子擴散長度以減小復(fù)合。這種電池達到了大約700mV的開路電壓和22.3%的效率。然而,由于接觸點間距太大,串聯(lián)電阻高,因此填充因子較低。
。–)鈍化發(fā)射區(qū)和背面局部擴散電池(PERL):在背面接觸點下增加一個濃硼擴散層,以減小金屬接觸電阻。由于硼擴散層減小了有效表面復(fù)合,接觸點問距可以減小到250µm、接觸孔徑減小到10µm而不增加背表面的復(fù)合,從而大大減小了電池的串聯(lián)電阻。PERL電池達到了702mV的開路電壓和23.5%的效率。PERC和PER1。電池的另一個特點是其極好的陷光效應(yīng)。由于硅是間接帶隙半導(dǎo)體,對紅外的吸收系數(shù)很低,一部分紅外光可以穿透電池而不被吸收。理想情況下入射光可以在襯底材料內(nèi)往返穿過4n2次,n為硅的折射率。PER1。電池的背面,由鋁在SiO2上形成一個很好反射面,入射光在背表面上反射回正表面,由于正表面的倒金字塔結(jié)構(gòu),這些反射光的一大部分又被反射回襯底,如此往返多次。Sandia國家實驗室的P。Basore博士發(fā)明了一種紅外分析的方法來測量陷光性能,測得PERL電池背面的反射率大于95%,陷光系數(shù)大于往返25次。因此PREL電池的紅外響應(yīng)極高,也特別適應(yīng)于對單色紅外光的吸收。在1.02µm波長的單色光下,PER1。電池的轉(zhuǎn)換效率達到45.1%。這種電池AM0下效率也達到了20.8%。
。―)埋柵電池:UNSW開發(fā)的激光刻槽埋柵電池,在發(fā)射結(jié)擴散后,用激光在前面刻出20µm寬、40µm深的溝槽,將槽清洗后進行濃磷擴散。然后在槽內(nèi)鍍出金屬電極。電極位于電池內(nèi)部,減少了柵線的遮蔽面積。電池背面與PESC相同,由于刻槽會引進損傷,其性能略低于PESC電池。電池效率達到19.6%。
。2)斯但福大學(xué)的背面點接觸電池(PCC)
點接觸電池的結(jié)構(gòu)與PER1。電池一樣,用TCA生長氧化層鈍化電池正反面。為了減少金屬條的遮光效應(yīng),金屬電極設(shè)計在電池的背面。電池正面采用由光刻制成的金字塔(絨面)結(jié)構(gòu)。位于背面的發(fā)射區(qū)被設(shè)計成點狀,50µm間距,10µm擴散區(qū),5µm接觸孔徑,基區(qū)也作成同樣的形狀,這樣可減小背面復(fù)合。襯底采用n型低阻材料(取其表面及體內(nèi)復(fù)合均低的優(yōu)勢),襯底減薄到約100µm,以進一步減小體內(nèi)復(fù)合。這種電池的轉(zhuǎn)換效率在AM1.5下為22.3%。
(3)德國Fraunhofer太陽能研究所的深結(jié)局部背場電池(LBSF)
LBSF的結(jié)構(gòu)與PERL電池類似,也采用TCA氧化層鈍化和倒金字塔正面結(jié)構(gòu)。由于背面硼擴散一般造成高表面復(fù)合,局部鋁擴散被用來制作電池的表面接觸,2cm*2cm電池電池效率達到23.3%(Voc=700mV,Isc-~41.3mA,F(xiàn)F一0.806)。
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