光伏高效电池饕餮盛宴(二)

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  (2) 减反射膜。它的基本原理是位于介质和电池表面具有一定折射率的膜,可以使入射光产生的各级反射相互间进行干涉从而完全抵消。单晶硅电池一般可以采用TiO2、SiO2、SnO2、ZnS、MgF2单层或双层减反射膜。在制好绒面的电池表面上蒸镀减反射膜后可以使反射率降至2%左右。

  (3) 钝化层:钝化工艺可以有效地减弱光生载流子在某些区域的复合。一般高效太阳电池可采用热氧钝化、原子氢钝化,或利用磷、硼、铝表面扩散进行钝化。热氧钝化是在电池的正面和背面形成氧化硅膜,可以有效地阻止载流子在表面处的复合。原子氢钝化是因为硅的表面有大量的悬挂键,这些悬挂键是载流子的有效复合中心,而原子氢可以中和悬挂键,所以减弱了复合。

  (4) 增加背场:如在P型材料的电池中,背面增加一层P+浓掺杂层,形成P+/P的结构,在P+/P的界面就产生了一个由P区指向P+的内建电场。由于内建电场所分离出的光生载流子的积累,形成一个以P+端为正,P端为负的光生电压,这个光生电压与电池结构本身的PN结两端的光生电压极性相同,从而提高了开路电压Voc。同时由于背电场的存在,使光生载流子受到加速,这也可以看作是增加了载流子的有效扩散长度,因而增加了这部分少子的收集几率,短路电流Jsc也就得到提高。

  (5) 改善衬底材料:选用优质硅材料,如N型硅具有载流子寿命长、制结后硼氧反应小、电导率好、饱和电流低等。

  3.高效晶体硅太阳能电池-PERL电池

  PESC、PERC、PERL电池是新南威尔士大学研究了近20年的先进电池系列,前两个子母PE(Passivated Emitter)代表前表面的钝化(选择性扩散),后两个子母代表后表面的扩散和接触情况。其中PERL衍生了南京中电的SE电池与尚德的PLUTO电池。

  PESC(钝化发射极背接触)电池1985年问世,可以做到大于83%的填充因子和20.8%(AM1.5)的效率。

  PERC(钝化发射极背场点接触)电池,用背面点接触来代替 PESC电池的整个背面铝合金接触,这种电池达到了大约700mV的开路电压和22.3%的效率。

  PERL(钝化发射极背部局域扩散)(Passivated Emitter and Rear Locally-diffused)电池是钝化发射极、背面定域扩散太阳能电池的简称。1990年,新南威尔士大学的J.ZHAO在PERC电池结构和工艺的基础上,在电池背面的接触孔处采用了BBr3定域扩散制备出PERL电池,如图所示。2001年,PERL电池效率达到24.7%,接近理论值,是迄今为止的最高记录。

  图2:新南威尔士大学PERL电池 h=24.7%

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