光伏高效電池饕餮盛宴(二)
。2) 減反射膜。它的基本原理是位于介質(zhì)和電池表面具有一定折射率的膜,可以使入射光產(chǎn)生的各級(jí)反射相互間進(jìn)行干涉從而完全抵消。單晶硅電池一般可以采用TiO2、SiO2、SnO2、ZnS、MgF2單層或雙層減反射膜。在制好絨面的電池表面上蒸鍍減反射膜后可以使反射率降至2%左右。
(3) 鈍化層:鈍化工藝可以有效地減弱光生載流子在某些區(qū)域的復(fù)合。一般高效太陽電池可采用熱氧鈍化、原子氫鈍化,或利用磷、硼、鋁表面擴(kuò)散進(jìn)行鈍化。熱氧鈍化是在電池的正面和背面形成氧化硅膜,可以有效地阻止載流子在表面處的復(fù)合。原子氫鈍化是因?yàn)楣璧谋砻嬗写罅康膽覓戽I,這些懸掛鍵是載流子的有效復(fù)合中心,而原子氫可以中和懸掛鍵,所以減弱了復(fù)合。
。4) 增加背場:如在P型材料的電池中,背面增加一層P+濃摻雜層,形成P+/P的結(jié)構(gòu),在P+/P的界面就產(chǎn)生了一個(gè)由P區(qū)指向P+的內(nèi)建電場。由于內(nèi)建電場所分離出的光生載流子的積累,形成一個(gè)以P+端為正,P端為負(fù)的光生電壓,這個(gè)光生電壓與電池結(jié)構(gòu)本身的PN結(jié)兩端的光生電壓極性相同,從而提高了開路電壓Voc。同時(shí)由于背電場的存在,使光生載流子受到加速,這也可以看作是增加了載流子的有效擴(kuò)散長度,因而增加了這部分少子的收集幾率,短路電流Jsc也就得到提高。
(5) 改善襯底材料:選用優(yōu)質(zhì)硅材料,如N型硅具有載流子壽命長、制結(jié)后硼氧反應(yīng)小、電導(dǎo)率好、飽和電流低等。
3.高效晶體硅太陽能電池-PERL電池
PESC、PERC、PERL電池是新南威爾士大學(xué)研究了近20年的先進(jìn)電池系列,前兩個(gè)子母PE(Passivated Emitter)代表前表面的鈍化(選擇性擴(kuò)散),后兩個(gè)子母代表后表面的擴(kuò)散和接觸情況。其中PERL衍生了南京中電的SE電池與尚德的PLUTO電池。
PESC(鈍化發(fā)射極背接觸)電池1985年問世,可以做到大于83%的填充因子和20.8%(AM1.5)的效率。
PERC(鈍化發(fā)射極背場點(diǎn)接觸)電池,用背面點(diǎn)接觸來代替 PESC電池的整個(gè)背面鋁合金接觸,這種電池達(dá)到了大約700mV的開路電壓和22.3%的效率。
PERL(鈍化發(fā)射極背部局域擴(kuò)散)(Passivated Emitter and Rear Locally-diffused)電池是鈍化發(fā)射極、背面定域擴(kuò)散太陽能電池的簡稱。1990年,新南威爾士大學(xué)的J.ZHAO在PERC電池結(jié)構(gòu)和工藝的基礎(chǔ)上,在電池背面的接觸孔處采用了BBr3定域擴(kuò)散制備出PERL電池,如圖所示。2001年,PERL電池效率達(dá)到24.7%,接近理論值,是迄今為止的最高記錄。
圖2:新南威爾士大學(xué)PERL電池 h=24.7%
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