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在晶体硅太阳能电池应用中,有效的表面钝化可以极大地降低光生载流子的复合速率,从而提高电池的光电转换效率。与此同时,有效的电池限光结构可以提高入射光在电池内部的光程,提高电池对入射光的吸收率。
通常的方法是晶体硅表面的绒面结构,结合前表面的氮化硅减反层来实现。对于传统的丝网印刷铝背场p-Si电池,在电池背表面采用铝背场结构(Al-BSF),这种电池由于背表面点复合速率比较高,电池的效率较低。要进一步提高电池效率,通常需要对p-Si电池背表面实现有效的钝化,通常可以采用Al2O3作为钝化层。这一额外的Al2O3钝化层制作工艺增加了电池的工艺复杂度,不利于电池成本的缩减。
中科院宁波材料技术与工程研究所万青课题组在晶体硅太阳能电池表面减反及表面钝化技术方面取得进展。首先对单晶硅片进行表面绒面制作,经过清洗处理后,在绒面表面上沉积Al2O3薄膜,通过调整Al2O3薄膜的厚度可以调整电池表面的反射率。目前获得的最佳平均反射率仅为2.8%,这一数值非常接近生产线上的氮化硅覆盖的绒面结构(STDSiNx),其平均反射率为~2.9%。
与此同时,采用Al2O3作为钝化层,对p型晶体硅片(P-CZ-Si)进行钝化处理,并经过一定温度的钝化激活,硅片的最佳有效少数载流子寿命由钝化前的6μs提升到~3ms,有效表面复合速率仅为6cm/s。对n型晶体硅片(P-CZ-Si)进行钝化处理,并经过一定温度的钝化激活,硅片的最佳有效少数载流子寿命达到~5ms,有效表面复合速率仅为4cm/s。
研究结果表明,Al2O3薄膜兼具优异的钝化性能及优异的减反性能,从而能够在获得优异硅表面钝化特性的条件下获得优异的电池减反特性,提高电池的光电转换效率,并有效降低电池的工艺成本,有极强的产业化应用前景。该研究结果,为探索高效晶体硅电池提供了新的途径。
该研究工作得到了国家自然科学基金及宁波市自然科学基金)等项目的支持。
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引言:高效率、低成本是太阳能电池研究最重要的两个方向。对于晶体硅太阳能电池来说,随着晶体硅制造技术的提升,基体硅片的体载流子寿命不断提高,已经不再是制约电池效率提升的关键因素。而电池表面的钝化对转换效率的影响越来越明显。太阳能电池的生产过程中,基体硅片的成本占整个生产成本的比例最
早期采用TiO2膜或MgF2/ZnS混合膜以增加对入射光的吸收,但该方法均需先单独采用热氧化方法生长一层10~20umSiO2使硅片表面非晶化、且对多晶效果不理想。SixNy膜层不仅减缓浆料中玻璃体对硅的腐蚀抑制Ag的扩散速度从而使后续快烧工艺温度范围更宽易于调节,而且致密的 SixNy膜层是有害杂质良好的阻挡层。同时生成的氢原子对硅片具有表面钝化与体钝化的双重作用,可以很好地修复硅中的位错、表面悬挂键,提高了硅片中载流子的迁移率因而迅速成为高效电池生产的主流技术。双层SiN减反射膜,通过控制各膜层中硅的富集率实现了5.5%的反射率;而另一种SiN与
浙江中科院应用技术研究院嘉兴微电子设备与仪器工程中心夏洋带领的微电子仪器与设备创新团队,在晶硅太阳能电池表面钝化技术的研究中取得新进展。该创新团队利用自主设计生产的KMT-200A型原子层沉积设备,在p型单晶硅片上生长氧化铝钝化层,退火后平均少子寿命可达1ms,有效减少了硅片表面复合,具有优秀的表面钝化效果。目前,微电子仪器与设备创新团队以技术优势,吸引美国硅谷研究团队来嘉兴开展原子层技术合作,强强联合,加快了国内开发原子层沉积设备的研制和在嘉兴市的产业化,推出了一系列的拥有自主知识产权和创新的原子层沉积设备产品,包括热型设备、等离子体增强型设备和适于
摘要:本文采用PECVD技术沉积本征非晶硅薄膜,研究少子寿命随本征层厚度、沉积气压、射频功率、氢稀释度以及硅片清洗工艺的变化规律。结果表明:本征层厚度要适中。随着沉积气压、射频功率和氢稀释度的增加,少子寿命均呈现先增大而后减小的趋势。同时,采用HF/O3清洗技术能使少子寿命得到很大的改善。1前言晶体硅电池具有转换效率高、技术成熟等优点。但传统的高温扩散工艺又限制了转换效率的提高和成本的进一步降低。多年来各国科学家一直在努力研究探索低成本高产量的高效薄膜太阳电池制造技术。但是,a-Si:H薄膜太阳光致衰退问题始终没有得到很好的解决,同时其光电转换效率还有
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