登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
选择性发射极(iveemitter,SE)太阳电池,即在金属栅线与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂,而在电极以外的区域进行低浓度掺杂。这样既降低了硅片和电极之间的接触电阻,又降低了表面的复合,提高了少子寿命,从而提高转换效率。
(来源:微信公众号“摩尔光伏”ID:molepv)
其实,早在1984年Soder就全面综述了硅太阳能电池的接触电阻理论,分析了不同金属功函数和硅表面掺杂浓度对接触电阻的影响。形成SE结构的技术方案有很多,但大多数都要求配套相关的新设备与辅材。PERC流行之前,SE电池大规模推广面临着投资成本巨大,高能耗,工艺整体耗时长等困境。
PERC的流行带火了SE。SE技术处理过的电池相比传统太阳电池有0.3%的提升,SE技术跟PERC技术相结合,可以使电池的量产效率轻易突破22%。
SE+PERC已经成为行业主流的提效方式,采用激光掺杂技术形成选择性PN结,已经被很多企业采用。激光PSG掺杂法是采用扩散时产生的磷硅玻璃层作为掺杂源进行激光扫描,形成重掺杂区。激光掺杂选择性发射极太阳电池生产线,工艺上只需增加激光掺杂一个步骤,从设备上来说,只需增加掺杂用激光设备,与常规产线的工艺及设备兼容性很高,是行业研究的热点。
SE还有哪些实现方式?未来这些方式还有无潜力可挖?
选择性发射极电池的结构
在太阳能电池的众多参数中,发射极(dopant profile)是最能影响转换效率的参数之一。
适当提高方块电阻可提高开路电压和短路电流,但是在丝网印刷方式下,Ag电极与低表面掺杂浓度发射极的接触电阻较大,最终会由于填充因子的下降从而引起转换效率降低。
为了兼顾开路电压、短路电流和填充因子的需要,选择性发射极电池是比较理想的选择,即在电极接触部位进行重掺杂,在电极之间位置进行轻掺杂。
传统结构的太阳能电池n+扩散层一般在40-50Ω/sqr,而SE结构的太阳电池的浅扩散方阻一般在80-100Ω/sqr,在电极下的重掺方阻则低于40Ω/sqr。
这样的结构有以下三个优点:
(1)降低串联电阻,提高填充因子
电池的串联电阻由栅线体电阻、前栅与硅表面的接触电阻、扩散层薄层电阻、硅片体电阻、背电极接触电阻和背场体电阻组成。
其中,在丝网印刷工艺下,前栅接触电阻、体电阻和扩散层薄层电阻对串联电阻贡献最大。
根据金属-半导体接触电阻理论,接触电阻与金属势垒(barrier height)和表面掺杂浓度(Nd)有关,势垒越低,掺杂浓度越高,接触电阻越小。
(2)减少载流子Auger复合,提高表面钝化效果
当杂质浓度大于1017cm-3时,Auger复合是半导体中主要的复合机制,而Auger复合速率与杂质浓度的平方成反比关系,所以SE的浅扩散可以有效减少载流子在扩散层横向流动时的Auger,提高载流子收集效率;
另外,低表面掺杂浓度意味着低表面态密度,这样也可提高钝化效果。
(3)改善光线短波光谱响应,提高短路电流和开路电压
对于AM1.5G而言,约20%能量的入射光的吸收发生在扩散层内,所以浅扩散可以提高这些短波段太阳光的量子效率,提高短路电流;
同时,由于存在一个横向的(n++ - n+)高低结,和传统结构相比,还可提高开路电压。
一次扩散SE电池制备方案
氧化层淹膜扩散—印刷法
此为Centrotherm的turnkey line制备方案。
该方案要点是,在清洗制绒后通过热氧生长的方法在硅片表面形成一层较薄的氧化层,然后根据丝网印刷前电极的图案在氧化层上开槽,再用弱碱清洗激光损伤层。
这样,在扩散时,没有开槽的区域由于氧化层的阻挡作用形成浅扩,开槽的区域形成重扩。根据公开提供的数据,n++层宽度控制在250-300μm,栅线宽度80-100μm。
该方案的优点是增加设备较少,步骤相对简单,要解决的主要问题是:
一、激光工艺的稳定性要保证,在几百μm宽的区域激光开槽所带来损伤层,需清洗干净。可用其他开槽方式代替激光,如丝网印刷刻蚀膏,或材料打印机打印刻蚀液(氟化铵)等;
二、硅片需经历氧化和扩散两次高温过程,高温损伤比常规片要大,对硅片质量要求较高,普通多晶硅可能满足不了要求;
三、氧化层厚度和均匀性需要控制得较好,因为这直接影响到n+层的扩散质量;
四、需解决丝网印制的精确对位,对位越精确,n++层的宽度就可越窄,效率提高越多。
激光涂源掺杂—电镀法
此为Roth&Rau的turnkey制备方案,该方案的要点是:
分别处理前后电极,浅扩散(100-120Ω/sqr)和镀膜后先丝网印刷铝背场并烧结,然后在前表面旋涂磷源(磷酸+酒精);
再用激光(532nm,绿光)按照栅线图案进行开槽并掺杂,形成方阻约20Ω/sqr的局域重掺区;
最后利用光诱导电镀(LIP-light induced plating)在这些重掺区上电镀Ni/Cu/Ag金属层作为前电极。
由于采取电镀的方式,栅线宽度可减少至约30μm,与硅片接触宽度约20μm。
该电池的优势在于非常小的有效遮挡面积(小于5%)和线间距(约1mm),在这样的线间距下,可扩散超过100Ω/sqr的浅结,这样既提高了Voc和lsc,又能保证FF不会下降得太多
另外从设备上而言,由于采取电镀制作栅线,无需高精度的丝网印刷机进行二次对位。
需要解决的问题是:
(1) 激光掺杂工艺的控制,激光在Pluto中起到了关键作用,既要在SiNx上开槽又要形成重掺,并保证一定的表面掺杂浓度(较小的接触电阻),激光的波长、脉冲频率和功率都需仔细权衡,并且稳定控制才能达到生产需求;
(2) 金字塔绒面需控制得比较小而均匀;
(3)如采用电镀Ni作为种子层,还要经过一道低温烧结工序,这一烧结工艺也需控制得很好。因为根据Ni/Si合金相图,期间形成的欧姆接触的温度区间较小,稍有差池就会造成烧穿p-n结漏电(温度过高)或接触电阻过大(温度偏低);
(4)电镀Ag与焊接带之间的粘合力较小,做成组件后容易出现脱焊现象,目前还没有很好的解决方案,通过改进电镀电解液来改善电镀Ag表面形貌可能是其中一条途径。
印刷掺杂—电镀法
此方案是针对Pluto电池在激光和Ni/Si合金烧结工艺难于控制的不足,使用其他方法代替电镀Ni做LIP的种子层。代替的方案有:
(1)fineline priting印刷小于80μm的细栅。但要提高电池效率,印刷浆料必须(a)在低表面浓度下也能保证低接触电阻,或者(b)本身含磷掺杂源并在烧结时能扩散入Si形成重掺;
(2)inkjet printing印刷约30-50μm的细栅。同样,要形成SE结构,ink中也需含n++掺杂质;
(3)其他印刷细栅的方法,如laser trasfer plating (LTP)等。与激光相比,这些印刷工艺都较难做到1mm的栅线距离,所以浅扩层方阻不能高于100Ω/sqr。
同样,由于最后需采取LIP对栅线进行增厚,也需解决电镀Ag与焊接带之间粘合力较小的问题。
另外,inkjet printing和LIP等这些新的印刷设备成本都较高,风险较大,对于产业也是一个必须考虑的问题。
激光PSG掺杂—印刷法
此方案为Manz正在研发的一条SE路线,其要点是:
(1)使用扩散时生成的PSG代替磷酸作为laser doping的磷酸;
(2) 采取丝网印刷制作电极,避免电镀工艺。由于印刷工艺对线间距的限制,浅扩层方阻不能高于100Ω/sqr。
该方案的优点是工艺步骤少,除激光外无需增加其他设备,但和方案二一样,需解决的主要问题是:
(1)激光掺杂的工艺控制,为了同时达到减小接触电阻和避免漏电的目的,激光掺杂重掺区域对掺杂均匀性要求较高;
(2)丝网印刷二次对位精度要求较高。
返刻法
此为Scht的turnkey line制备方案。该方案要点是:
(1)使用inkjet printing方法在重扩硅片(约40Ω/sqr)上打印与前栅线图案一样的有机材料掩膜(约300nm宽) 作为腐蚀阻挡层,在HF/HNO3腐蚀液中对掩膜外的重扩区域进行腐蚀形成浅结(约90Ω/sqr);
(2)掩膜制备和丝网印刷栅线之间具有二次定位系统,使栅线印刷在掩膜区域。
此方案的优点是流水线作业,产量大,易于产业化;避免采用激光工艺,保证碎片率比较低。需要考虑的问题是:
(1) 返刻腐蚀步骤比较难控制,要求方块电阻均匀性较好,有可能腐蚀过度造成横向扩散电阻增大,增大串联电阻;
(2) Inkjet printing做掩膜成本较高,可考虑其他方法代替,如丝网印刷掩膜,材料打印机打印液态石蜡等。
(3) 后期丝网印刷的二次对位精度要求较高。
印刷磷源单步扩散法
烧结 SP前背电极、背场 镀SiNx膜
此工艺路线的要点是:丝网印刷磷源,通过高温加热进行扩散,在与栅线接触位置形成重掺,在其他位置形成轻掺。
该方案的优点是工艺简单,不需要增加额外的设备;但一个难点是如何调整扩散工艺,使得在重掺源附着在硅片上扩散时,保证其周边区域的扩散均匀性,目前似乎还找不到一个很好的解决方案;
另外,丝网印刷磷源,需保证不能引入金属离子,给扩散带来污染;最后,丝网印刷二次对位精度也要求较高。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
10月20日,位于天合光能的光伏科学与技术全国重点实验室宣布,其自主研发的高效N型i-TOPCon电池,经德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)下属的检测实验室认证,最高电池效率达到25.9%,创造了大面积产业化n型单晶硅TOPCon电池效率新的世界纪录,这是天合光能第27次创造和刷新世界纪录。天合光能这一突破世
从南京大学获悉,近日,南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组在全钙钛矿叠层太阳电池领域取得新突破。经国际第三方权威认证机构测试,面积为1.05cm的全钙钛矿叠层太阳电池稳态光电转换效率高达28.2%,刷新了该尺度全钙钛矿叠层太阳电池的世界纪录效率,进一步推动了全钙钛矿叠层太阳电池的
近日,隆基绿能科技股份有限公司(以下简称“隆基绿能”)作为第一单位在《Nature》期刊在线发表了题为“Perovskite-silicontandemsolarcellswithbilayerinterfacepassivation”的研究论文,公开报道了通过研制晶硅-钙钛矿双结叠层电池突破单结太阳电池效率极限的研究成果。双结叠层太阳电池在光电转换
近日,第十九届中国可再生能源大会公布“2024年太阳电池中国最高效率”榜单,包括34.6%晶硅-钙钛矿叠层电池效率世界纪录、27.30%单晶硅太阳电池(HBC)效率世界纪录、27.0%全背接触太阳能电池(TBC)效率纪录等6项隆基电池效率世界纪录入选。截止目前,隆基已实现在高温单晶硅太阳能电池、低温单晶硅太阳能
7月24日,中国光伏行业协会在浙江省温州市召开“光伏行业2024年上半年发展回顾与下半年形势展望研讨会暨2024光伏行业供应链发展(温州)论坛”。会议上,光伏行业协会为推动光伏电池效率标定的准确性、科学性、规范性与一致性,促进行业长期良性发展,发布关于进一步提升光伏电池效率计量测试能力的倡
7月3日,国际权威的太阳能电池世界纪录榜《Solarcellefficiencytables》(Version64)发布中国科学技术大学徐集贤教授团队钙钛矿电池性能世界纪录,认证稳态效率性能达26.7%。这是该团队继2022年(Version60)、2023年(Version63)之后代表中国科大持续第三次更新该世界纪录榜。2023年该团队创造的反
近日,由被誉为“世界太阳能之父”的澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)马丁格林教授领导的国际研究小组在权威期刊ProgressinPhotovoltaics上发布了第64期“光伏电池效率榜单”。在这份备受关注的榜单中,晶澳科技荣登TOPCon量产尺寸电池效率类别榜首,充分证明了晶澳在光伏技术领域的强大实力。此次荣登
(一)钙钛矿技术概述钙钛矿(perovskite)是指以俄国地质学家LevPerovski名字命名的一类具有ABX3结构的矿物化合物(如CaTiO3),而具有光伏效应的钙钛矿材料主要是一类具有相同晶体结构的杂化金属卤化物钙钛矿。钙钛矿太阳电池(PerovskiteSolarCells-PSC)是指使用“有机-无机杂化金属卤化物”作为光
当地时间6月19日,正在德国慕尼黑进行的IntersolarEurope2024展会上,隆基重磅发布晶硅-钙钛矿叠层太阳能电池领域的研发最新进展。经太阳电池领域权威认证机构德国弗劳恩霍夫太阳电池研究所(FraunhoferISE)第三方独立认证,隆基叠层团队研制的商业化M6尺寸晶硅-钙钛矿叠层电池实现30.1%的光电转换效率
近日,在备受瞩目的2024年度上海SNEC展会上,隆基绿能宣布其研制的晶硅-钙钛矿叠层太阳电池取得了重大突破。据欧洲太阳能测试机构(ESTI)的权威认证,该电池的光电转换效率高达34.6%,再次刷新了隆基团队此前创造的晶硅-钙钛矿叠层电池效率世界纪录。本着求真务实的实证研究态度,隆基电池研发团队多
5月29日,通威股份光伏技术中心宣布,在2384*1303mm标准尺寸下,通威自主研发的THC210(下称“异质结”)高效组件最高输出功率达到765.18W,光电转换效率达到24.63%(TV南德测试);通威自主研发的TNC210高效组件最高输出功率达到743.2W,光电转换效率达到23.93%(TV莱茵测试)。通威THC、TNC组件双双刷新
当地时间11月13-15日,2024年亚太经合组织(APEC)工商领导人峰会在秘鲁首都利马举行。作为中国光伏唯一发言的企业代表,隆基绿能创始人、总裁李振国出席峰会,并于当地时间11月14日与铜矿开发公司Freeport-McMoRan公司董事长RichardAdkerson和爆破服务解决方案公司Enaex公司首席执行官JuanAndrésErráz
2024年10月15日,东方日升重磅推出了异质结伏曦组件的升级产品伏曦Pro,并公告了这款产品的730Wp#x2B;的量产功率。不同于现在行业里大家能够看到的各种效率、功率的世界纪录或者是实验室数据,这次东方日升强调的是“量产功率”。730Wp#x2B;量产功率达成的背后离不开电池效率的提升和一些新材料和封装
当地时间10月29-30日,哥伦比亚未来能源峰会(FutureEnergySummitColombia)正式召开,正泰新能受邀出席,拉丁美洲销售总监CamiloNavarrete参加了题为“ConstructiveInnovationandTechnicalDevelopmentasAlliesintheEnergySectorCompetitionintheAndeanRegion”的主题研讨会。哥伦比亚未来能源峰会旨在
在全球光伏产业的技术革新浪潮中,东方日升凭借在异质结(HJT)电池领域的多年深耕和创新能力始终走在行业前列。10月15日,公司向整个行业发布了730Wp+伏曦Pro的量产公告,也宣布了行业里光伏组件产品中单块组件量产功率最高产品的首次达成。730Wp+量产功率达成的背后离不开电池效率的提升和一些新材料
近日,“2024碳中和与绿色发展大会”在中国·北京顺利举办,一道新能研发中心高级经理刘汪利先生发表《一道迈向绿色未来:N型光伏技术创新与生态发展》主题演讲,向与会来宾分享了一道新能的碳中和理念与实践。本届大会由中国检验认证(集团)有限公司和中国消费品质量安全促进会指导,中国质量认证中
光伏电池钝化效果越好,电池效率越容易受到紫外波段光线的影响为了获得更高的太阳电池转换效率,电池表面钝化是一个非常重要和关键的步骤。由于较高的体复合速度和表面复合速度会限制电池的开路电压,同时也会降低电池的填充因子FF,所以通过采用高质量的表面钝化层来抑制表面复合,成为获得高效率太阳
近日,龙源电力天津海晶盐光互补项目“滨海盐光互补发电系统关键技术与应用”成果通过中国电力建设企业协会鉴定,达到国际领先水平。该项目攻克了高盐雾地区光伏项目在容量配置、质量控制、安全管理、智能运维等方面痛点与难点,实现了盐光互补光伏项目经济、安全、稳定、高效运行,为京津冀区域光伏产
10月11日,华能嘉峪关3万千瓦高效异质结电池组件实证平台成功并网,标志着华能首个规模化先进光伏技术实证示范应用基地正式投产,将有力助推先进光伏技术产业化发展,为光伏行业降本增效和设备选型提供有力支撑。该基地由华能清能院提供技术支持,华能甘肃公司投资建设,占地面积约1000亩,集生产试验
天眼查显示,9月29日华清钙钛矿光伏技术(北京)有限公司成立,公司控股股东为中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,注册资本为10997万人民币。中国华能集团是国内早期进入钙钛矿领域的企业之一,早在2015年,华能即开始进行相关技术研发,并在2018年将实验室级小面积钙钛矿电池的认证效率提升至22
9月23日,住房城乡建设部办公厅关于行业标准《建筑用太阳能光伏系统支架通用技术要求(修订征求意见稿)》公开征求意见的通知,意见反馈截止时间为2024年10月25日。原文如下:住房城乡建设部办公厅关于行业标准《建筑用太阳能光伏系统支架通用技术要求(修订征求意见稿)》公开征求意见的通知根据《住
2024年9月25日,由中国光伏行业协会主办的“光储融合高质量发展论坛”成功举办。会议由中国光伏行业协会国际合作部主任茹佳林主持,电力规划设计总院新能源科技创新研究院院长助理董博、华北电力大学郑华教授、中国石化集团新星石油公司氢能管理部经理李瑞霞、中国能建杭州华源前线能源设备有限公司副
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!