II类单晶硅片太阳电池扩散工艺的优化研究

为了得到优化的扩散工艺,通过改变扩散时间来改变Ⅱ类单晶硅片电池发射区的掺杂浓度和结深,研究了扩散时间对太阳电池性能的影响。通过太阳电池单片测试仪(XJCM-9)测试电池性能。得到了实验条件下优化的扩散工艺,此工艺既考虑了短路电流,又兼顾到开路电压。最优扩散工艺参数为:扩散温度850℃,主扩时间和再分布时间分别为40 min和15 min。此时电池的开路电压、短路电流密度、填充因子和转换效率分别为657 mV3、3.57 mA/cm2、74.36%和16.4%。优化扩散工艺制备的电池效率较原扩散工艺电池提高了约0.3%。     

P型双面单晶硅太阳电池单元宽度的优化北大核心CSCD

在正面光照和背面光照两种条件下,利用半导体器件仿真软件分析了单元电池宽度对产业化P型双面单晶硅太阳电池电学性能的影响。为进一步提高双面太阳电池光电转换效率,对单元电池宽度进行了优化。仿真结果表明,在正、背面光照条件下,随着单元电池宽度的增大,双面电池短路电流密度均增大;当单元电池宽度较小时,正、背面短路电流密度增大较迅速。随着单元电池宽度的增大,正、背面开路电压均增大,而正、背面填充因子先增大后减小。当正、背面入射光强一定时,存在最优的单元电池宽度,使得双面太阳电池转换效率达到最大值。随着单元电池宽度的增大,正面和背面光电转换效率均先增大后减小,但正、背面光照条件下的最优单元宽度不同。当单元电池宽度一定时,存在最优的正、背面栅电极间距。     

多晶硅太阳电池背表面刻蚀提升其性能的产线工艺研究

对比研究了产线上多晶硅太阳电池背表面刻蚀对 其光电转换性能的影响。示范性实验结果表明:多晶硅太阳电池背表面刻蚀能够改善其短路 电流, 从而相应的光电转换效 率提升了约 0．1％。依据多晶硅太阳电池背表面刻蚀前后的扫描 电镜(SEM)形貌、背表面漫 反射光谱及完整电池片外量子效率的测试结果,改进的光电转换的原因可能源于背表面刻蚀 “镜面”化有利于太阳光子在背表面内反射和改进印刷Al浆与背表面覆盖接触。背表面刻蚀 与当前晶硅电池产线工艺兼容,能够提升电池片的光电转换效率,是一种可供选择的产线升 级工艺。     

等离子体刻蚀对CdTe太阳电池性能的影响

采用不同干法腐蚀条件下的CdTe薄膜制成器件, 通过I-V、C-V和光谱响应等测试 了电池性能参数。结果表明,溅 射时间太短和功率太小时不能完全去除氧化层,溅射时间过长和功率过高会对薄膜表面造成 损伤, 影响器件性能。 通 过选择器件性能较好的电池、 找出适合等离子束溅 射工艺的条件,所制成的电池转化效率 达 到10.99%;而湿法腐蚀所 制成器件的转化效率为 10.26%。由此可以认为,等离子束轰击溅射的 腐蚀方法较湿法腐蚀更适用于CdTe太阳电池的制备。     

体内和表面复合中心对单晶硅太阳电池电学性能的影响

利用TCAD半导体器件仿真软件详细地分析了体内和表面复合中心对产业化P型单晶硅太阳电池电学性能的影响。重点分析了当复合中心存在于太阳电池体内和表面时,电池内量子效率、暗电流及转换效率的变化特点。结果表明:对于单晶硅太阳电池,存在体复合中心临界密度(≈1×10~(13) cm~(–3))和表面复合中心临界密度(≈1×10~(12)cm~(–3))。当体内和表面复合中心密度分别小于其临界密度时,复合中心对太阳电池内量子效率、暗电流、短路电流密度、开路电压及转换效率的影响较小。但当体内和表面复合中心密度大于其临界密度时,随着体内和表面复合中心密度的增大,太阳电池电学性能随之显著降低。     

有机卤化物盐对钙钛矿太阳电池器件性能的影响

有机无机杂化钙钛矿已被证明是优良的光吸收材料,可用于高效率光伏领域。增大钙钛矿薄膜的晶粒尺寸和对晶界缺陷的钝化是提高太阳电池性能的重要途径。文章报道了一种简单的缺陷钝化技术,将有机卤化物盐BAI引入钙钛矿的混合阳离子中,以起到增大晶粒和钝化缺陷的作用,使钙钛矿太阳电池的光电转换效率从19.46%提升至21.56%。这种效率的提升是在不损失短路电流和填充因子的情况下,开路电压从1.04V提高到1.11V的结果。这种提升钙钛矿型太阳电池开路电压的方法,为进一步提高钙钛矿型太阳电池的光电性能提供了新的途径。     

阴极材料对有机太阳电池性能的影响

分别用Al、LiF/Al和Ca/Al制备了三种不同阴极材料的体相异质结有机太阳电池。对其光电特性进行了表征,分析了不同阴极材料对电池性能的影响机制。结果表明:所制备的有机太阳电池在10–1W/cm2辐照度的光照下,开路电压分别为0.419 3,0.565 0和0.591 1 V,能量转换效率分别为1.17%、2.06%和1.91%;采用LiF/Al层状阴极制备的有机太阳电池具有更高的能量转换效率;功函数愈低的材料做阴极,有机太阳电池的能量转换效率也愈高。     

高方块电阻发射区单晶硅太阳电池的性能优化

通过提高发射区的方块电阻和优化发射区的磷杂质浓度纵向分布,制备了性能优良的单晶硅太阳电池。I-V测量分析表明:高表面活性磷杂质浓度浅结发射区太阳电池短路电流密度、开路电压和填充因子分别提高了0.32mA/cm2,1.19mV和0.22%,因此转换效率提高了0.22%。内量子效率分析表明:高表面活性磷杂质浓度浅结发射区太阳电池短路电流密度的提高是由于短波光谱响应增强了。SEM分析表明:高表面活性磷杂质浓度浅结发射区太阳电池在发射区硅表面沉积的Ag晶粒分布数量更多、一致性更好,从而更容易收集光生电流传输到Ag栅线,改善了太阳电池的性能。     

非晶硅太阳电池效率研究

介绍了近年来用辉光放电法制备的ａ－Ｓｉ：Ｈ太阳电池的效率问题，文中讨论了有效光电能量转换的条件；ａ－Ｓｉ：Ｈ电池的结构，新型的高效率非晶硅太阳电池的改进；非晶硅ａ－Ｓｉ：Ｈ太阳电池的展望等。     

聚焦离子束溅射刻蚀与增强刻蚀的性能研究

利用聚集离子束(F IB)对小线度下(≤3μm)的溅射刻蚀与增强刻蚀的性能进行了实验和分析。通过对硅和铝的刻蚀实验,研究在溅射刻蚀与增强刻蚀方法下刻蚀速率、蚀坑形貌与离子束流大小的关系。实验发现,铝和硅的刻蚀速率与刻蚀束流近似成线性关系;束流增大到一定程度后由于束斑变大及瞬时重淀积的作用,刻蚀速率曲线偏离线性。使用卤化物气体的增强刻蚀,硅和铝的刻蚀速率得到不同程度地提高。根据蚀坑形貌与束流大小的关系分析,发现瞬时重淀积是影响小线度刻蚀质量的主要因素。增强刻蚀大大减小了蚀坑的坑璧倾角,而坑底倾斜问题需综合考虑。     

太阳能电池的基本特性

能源危机与环境污染是人类正面临的重大挑战,开发新能源和可再生清洁能源是21世纪最具决定影响的技术领域之一。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源,对太阳能电池的研究与开发也变得日益重要。从太阳能电池的结构、工作原理出发,系统地论述了表征太阳能电池特性的短路电流、开路电压和填充因子等参数以及外界条件对他们的影响。     

单晶Si材料表面碱织构实验研究

在利用单晶Si材料制备太阳电池的过程中,通常利用碱溶液各向异性腐蚀的特性,在表面形成类似于金字塔的绒面结构,降低太阳电池表面反射,提高太阳电池的转换效率。实验采用固定反应温度以及反应时间,调整NaOH溶液的质量分数和无水乙醇的体积分数,通过测量不同实验条件下样品的表面反射率和观察扫描电镜图像,最终得到较好的单晶Si太阳电池表面织构条件。最后分析NaOH溶液的质量分数和无水乙醇的体积分数对表面织构的影响,同时给出测量表面减反射率结果。该结论对工业化单晶Si太阳电池表面织构的制备具有一定的指导意义。     

太阳能电池单晶Si表面织构化的工艺改进

通过实验分析Na2SiO3和Na3PO4混合溶液对〈100〉晶向的单晶Si片的各向异性腐蚀过程,探讨了Na2SiO3溶液和Na2SiO3、Na3PO4混合溶液对表面织构化的影响机制,并且对制绒前Si片的电化学清洗过程和混合溶液的反应温度和反应时间等参数的变化对金字塔绒面微观形貌的影响做了分析。最终通过大量实验得到,用质量分数为4%的Na2SiO3和2%的Na3PO4混合溶液在78℃腐蚀60min,单晶Si片表面可获得最佳反射率为11.98%的减反射绒面。单晶Si片表面的反射率优于单独使用Na2SiO3溶液腐蚀,更重要的是制得了很好的均匀性表面。     

飞秒激光刻蚀增强非晶硅薄膜太阳电池性能的研究

通过恒速移动线偏振飞秒激光焦点对非晶硅(a-Si) pin型薄膜太阳电池n型硅膜表面进行绒化刻蚀处理,形成不同周期间隔“凹槽”状结构.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对刻蚀后薄膜表面形貌进行了表征,证实了刻蚀区域表面能够诱导晶态多孔微结构形成.比较了飞秒激光刻蚀前后a-Si太阳电池的光电转换效率(η)、开路电压、短路电流密度和填充因子.结果表明,当飞秒激光脉冲能量为0.75 J/cm2、刻蚀周期间隔为15μm时,太阳电池光电转换效率达到14.9％,是未经过激光刻蚀处理电池光电转换效率的1.87倍.同时,反射吸收谱表明,电池表面多孔“光俘获”微结构的形成对其光电转换效率的提高起到了关键作用.     

光照强度对太阳能电池性能影响实验研究

文章利用太阳能电池基本特性实验仪,研究光照强度对太阳能电池输出特性影响,实验结果表明：太阳能电池的开路电压和短路电流随光照强度变大而增大,光照强度变小,最大输出功率变小,而最佳负载电阻变大。     

太阳电池用单晶Si表面的织构化研究

在碱溶液各向异性腐蚀单晶硅片制备绒面的过程中,固定反应温度和添加剂体积分数,重点研究了金字塔倾斜角α的大小与反射率间的关系,并分析了反应时间和NaOH溶液的浓度对表面织构的影响.用分光光度计测量了制备绒面的反射率,结果表明,当腐蚀时间为40 min,NaOH质量分数为2.5％时,在400nm～1 100nm波长范围内,...     

铝背场对单晶硅太阳电池输出特性的影响

利用PCID软件模拟了n~+/p-p~+结构的单晶硅太阳电池铝背场与硅片厚度对其输出特性的影响.结果表明,有铝背场时太阳电池获得明显的开路电压、短路电流以及光电转换效率的增益;硅片厚度越小,铝背场对其输出特性的影响越大;在有铝背场情况下,硅片厚度为120μm时,可获得最大的光电转换效率.

Abstract：

The PC1D was usecl to simulate the influence of Al-BSF and wafer thickness on electrical properties of n~+/p-p~+ structural monocrystalline silicon solar cells. It is found that solar cells with the Al-BSF structure can gain obvious open circuit voltage, short-circuit current, as well as photoelectric conversion efficiency; the smaller the wafer thickness is, the bigger of the effect of Al BSF works on the electrical properties; when the wafer thickness is 120 m, the solar cells can get the biggest photoelectric conversion efficiency.     

Study of Back Contacts for CdTe Solar Cells

ZnTe/ZnTe:Cu layer is used as a complex back contact.The parmeters of CdTe solar cells with and without the complex back contacts are compared.The effects of un-doped layer thickness,doped concentration and post-deposition annealing temperature of the complex layer on solar cells preformance are investigated.The results show that ZnTe/ZnTe:Cu layer can improve back contacts and largely increase the conversion efficiency of CdTe solar cells.Un-doped layer and post-deposition annealing of high temperature can increase open voltage.Using the complex back contact,a small CdTe cell with fill factor of 73.14% and conversion efficiency of 12.93% is obtained.     

PERC背钝化结构提升多晶硅太阳电池的光电转换性能研究

在工业产线上制备了PERC结构的多晶硅太阳电池,并研究了在电池背表面引入PERC背钝化结构对其光电转换性能的影响。结果表明:PERC背钝化结构能够提升电池的短路电流和开路电压,光电转换效率超过了20%。结合光学仿真及分析电池的关键光电参数知,其光电转换性能改善的原因可归结为PERC背钝化结构降低了长波太阳光子在背铝电极的寄生吸収损失和光生载流子的背表面复合损失。PERC背钝化结构能够提升多晶硅太阳电池的光电转换效率,并且其制备工艺与传统产线兼容,是一种优选的产业电池结构。