(C)鈍化發射區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合,從而大大減小了電池的串聯電阻。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。由于硅是間接帶隙半導體,對紅外的吸收系數很低,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構,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%,陷光系數大于往返25次。因此PREL電池的紅外響應極高,也特別適應于對單色紅外光的吸收。在1.02µm波長的單色光下,PER1。電池的轉換效率達到45.1%。這種電池AM0下效率也達到了20.8%。
(D)埋柵電池:UNSW開發的激光刻槽埋柵電池,在發射結擴散后,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。然后在槽內鍍出金屬電極。電極位于電池內部,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%。
(2)斯但福大學的背面點接觸電池(PCC)
點接觸電池的結構與PER1。電池一樣,用TCA生長氧化層鈍化電池正反面。為了減少金屬條的遮光效應,金屬電極設計在電池的背面。電池正面采用由光刻制成的金字塔(絨面)結構。位于背面的發射區被設計成點狀,50µm間距,10µm擴散區,5µm接觸孔徑,基區也作成同樣的形狀,這樣可減小背面復合。襯底采用n型低阻材料(取其表面及體內復合均低的優勢),襯底減薄到約100µm,以進一步減小體內復合。這種電池的轉換效率在AM1.5下為22.3%。
(3)德國Fraunhofer太陽能研究所的深結局部背場電池(LBSF)
LBSF的結構與PERL電池類似,也采用TCA氧化層鈍化和倒金字塔正面結構。由于背面硼擴散一般造成高表面復合,局部鋁擴散被用來制作電池的表面接觸,2cm*2cm電池電池效率達到23.3%(Voc=700mV,Isc-~41.3mA,FF一0.806)。
(4)日本sHARP的C一Si/µc-Si異質pp+結高效電池
SHARP公司能源轉換實驗室的高效電池,前面采用絨面織構化,在SiO2鈍化層上沉積SiN為A只乙后面用RF-PECVD摻硼的µc一Si薄膜作為背場,用SiN薄膜作為后表面的鈍化層,Al層通過SiN上的孔與µcSi薄膜接觸。5cmX5cm電池在AM1.5條件下效率達到21.4%(Voc=669mV,Isc=40.5mA,FF=0.79)。
(5)我國單晶硅高效電池
天津電源研究所在國家科委“八五”計劃支持下開展高效電池研究,其電池結構類似UNSw的V型槽PEsC電池,電池效率達到20.4%。北京市太陽能研究所“九五”期間在北京市政府支持下開展了高效電池研究,電池前面有倒金字塔織構化結構,2cmX2cm電池效率達到了19.8%,大面(5cmX5cm)激光刻槽埋柵電池效率達到了18.6%。
多晶硅高效電池
多晶硅太陽電池的出現主要是為了降低成本,其優點是能直接制備出適于規模化生產的大尺寸方型硅錠,設備比較簡單,制造過程簡單、省電、節約硅材料,對材質要求也較低。晶界及雜質影響可通過電池工藝改善;由于材質和晶界影響,電池效率較低。電池工藝主要采用吸雜、鈍化、背場等技術。
近年來吸雜工藝再度受到重視,包括三氯氧磷吸雜及鋁吸雜工藝。吸雜工藝也在微電子器件工藝中得到應用,可見其對純度達到一定水平的單晶硅硅片也有作用,但其所用的條件未必適用于太陽電池,因而要研究適合太陽電池專用的吸雜工藝。研究證明,在多晶硅太陽電池上,不同材料的吸雜作用是不同的,特別是對碳含量高的材料就顯不出磷吸雜的作用。有學者提出了磷吸雜模型,即吸雜的速率受控干兩個步驟:①金屬雜質的釋放/擴散決定了吸雜溫度的下限;②分凝模型控制了吸雜的最佳溫度。另有學者提出,在磷擴散時硅的自間隙電流的產生是吸雜機制的基本因素。
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