鉅大LARGE | 點擊量:673次 | 2019年06月03日
高效光伏電池的介紹
一、鈍化發(fā)射區(qū)電池(PESC):PESC電池1985年問世,1986年V型槽技術(shù)又被應(yīng)用到該電池上,效率突破20%。V型槽對電他的貢獻是:減少電池表面反射;垂直光線在V型槽表面折射后以41”角進入硅片,使光生載流子更接近發(fā)射結(jié),提高了收集效率,對低壽命襯底尤為重要;V型槽可使發(fā)射極橫向電阻降低3倍。由于PESC電他的最佳發(fā)射極方塊電阻在150Ω/口以上,降低發(fā)射極電阻可提高電池填充因子。
在發(fā)射結(jié)磷擴散后,10nm厚的Al層沉積在電他背面,再熱生長10nm表面鈍化氧化層,并使背面Al和硅形成合金,正面氧化層可大大降低表面復(fù)合速度,背面Al合金可吸除體內(nèi)雜質(zhì)和缺陷,因此開路電壓得到提高。早期PESC電池采用淺結(jié),然而后來的研究證明,淺結(jié)只是對沒有表面鈍化的電他有效,對有良好表面鈍化的電池是不必要的,而氧化層鈍化的性能和鋁吸除的作用能在較高溫度下增強,因此最佳PEsC電他的發(fā)射結(jié)深增加到1μm左右。值得注意的是,目前所有效率超過20%的電池都采用深結(jié)而不是淺結(jié)。淺結(jié)電池已成為歷史。PEsC電池的金屬化由剝離方法形成Ti-pd接觸,然后電鍍Ag構(gòu)成。這種金屬化有相當大的厚/寬比和很小的接觸面積,因此這種電池可以做到大子83%的填充因子和20.8%(AM1.5)的效率。
二、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電他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他的正表面和背表面。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。
三、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,從而大大減小了電他的串聯(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電他的紅外響應(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。電他的轉(zhuǎn)換效率達到45.1%。這種電池AM0下效率也達到了20.8%。
四、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%。