扩散温度和时间对晶体硅太阳电池性能的影响

研究了薄层方块电阻对单晶硅太阳电池的开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、填充因子(FF)和转换效率(η)的影响。通过控制扩散温度和时间制备了具有不同薄层方块电阻的单晶硅太阳电池。结果表明:当扩散温度和时间分别为863℃和1 050 s时,电池性能得到了有效的改善,其平均开路电压、短路电流、填充因子和转换效率分别为0.64 V,5.58 A,0.755和17.3%。     

背接触太阳电池发射区设计及可靠性研究

利用Silvaco-TCAD仿真软件全面系统地分析了不同发射区表面浓度和结深对n型插指背接触(IBC)太阳电池短路电流、开路电压、填充因子及转换效率的影响.借鉴双极半导体器件抗二次击穿技术,详细分析了不同发射区结深、发射区边缘刻蚀技术和发射区边缘选择性掺杂技术对IBC电池热击穿特性的影响.结果表明:发射区表面浓度越大、结深越深,IBC电池效率越高.当发射区表面浓度为5× 1020 cm-3、结深为1 μm时,转换效率高达23.35％.同时,深结发射区也有助于改善IBC电池的热击穿特性.发射区边缘刻蚀结构不具有改善IBC电池热击穿特性的作用,而发射区边缘选择性掺杂结构可有效改善IBC电池的热击穿特性,从而提高IBC太阳电池组件的可靠性.     

前结背接触晶硅太阳电池发射区研究

利用Silvaco-TCAD仿真软件全面系统地分析了发射区表面浓度(cE)、结深(xj)及发射区覆盖比率(EF)对P型前结背接触晶硅太阳电池输出特性的影响。结果表明:基于常规低成本P型晶硅衬底(利用直拉法生长,电阻率为1.5?·cm,少子寿命为10μs)的前结背接触太阳电池,其上表面发射区表面浓度及结深对太阳电池的输出特性产生显著影响。上表面发射区表面浓度和结深越大,短波入射光外量子效率越小。当上表面发射区表面浓度为1×1019 cm–3,结深为0.2μm时,电池效率高达20.72%。侧面和下表面发射区表面浓度及结深对太阳电池输出特性的影响较小。但侧面和下表面发射区覆盖比率对太阳电池的输出特性产生显著影响。侧面和下表面发射区覆盖比率越大,太阳电池外量子效率和转换效率越高。     

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。     

离子注入技术在单晶硅太阳电池上的应用

采用Silvaco-TCAD仿真软件模拟了在一定注入能量下离子注入剂量、退火温度和时间对太阳电池表面方块电阻和结深的影响,并通过离子注入机和高温退火炉进行了实验验证。实验结果表明,当离子注入剂量为7×10~(14 )cm~(-2)、注入能量为10 keV、退火时间为20 min、退火温度为870～890℃时,电池表面方块电阻超过130Ω/□,均匀性良好,结深可达0.6μm。当离子注入剂量小于7×10~(14 )cm~(-2)时,方块电阻值过大,且均匀性较差。均匀性良好的高方块电阻可有效降低电池表面的少子复合,进而有助于提升电池效率。     

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%。     

晶体硅太阳电池烧结工艺优化

金属电极与硅的接触电阻是影响太阳电池填充因子和短路电流进而影响光电转换效率的重要因素之一。首先对晶体硅太阳电池的烧结工艺进行了优化,利用平台式烧结温度曲线代替陡坡式烧结温度曲线。然后,采用Core Scan方法测试工艺优化前后晶体硅太阳电池丝网印刷烧结银电极与硅之间的接触电阻Rc,并测试了工艺优化前后电池片的IV特性。数据显示烧结工艺优化后可减小银电极与硅的接触电阻,从而提高了太阳电池的光电转化效率。平台式烧结温度曲线更适用浅结高方阻的电池结构。     

硅太阳电池扩散方阻均匀性研究

在规模化生产制作单晶硅太阳能电池过程中,控制扩散质量是提升电池质量和效率的关键。在分析了设备及工艺方面存在的影响扩散均匀性因素的基础上,提出了优化扩散均匀性的实验方法,包括：在硅片表面上制作二氧化硅薄膜来减缓磷扩散的速度;在扩散时控制小氮与氧气的流量比例;减少扩散过程中温度波动对扩散结果的影响;在炉口区域设置较高的温度进行温度补偿;调整炉内压强使输入输出达到动态平衡等。试验证明这些方法可以改善电池电性能,并对工业化生产具有一定的参考价值。     

背面刻蚀对单晶硅太阳电池性能影响的研究

为了减少太阳电池载流子的背面复合,采用离子束对沉积完SiNx减反射膜后的单面扩散和双面扩散的单晶硅片背面进行刻蚀,研究了刻蚀时间对太阳电池性能的影响.采用标准的太阳电池单片测试仪测试电池性能.发现背面经离子束刻蚀后,单面扩散和双面扩散电池片的并联电阻、开路电压、填充因子和转换效率都有所提高,而串联电阻和短路电流的变化则...     

表面多孔硅层对单晶硅太阳电池性能的影响（英文）

反射率对太阳电池的性能至关重要。采用电化学法在单晶硅衬底上制备多孔硅来降低器件的反射率,并采用快速热退火法对多孔硅层进行磷扩散处理,进而制备了单晶硅太阳电池。扫描电子显微镜(SEM)显示出单晶硅表面形成了孔径均匀的多孔硅层,且孔径随着刻蚀时间的增加而增大;紫外-可见光分光光度计表明,该多孔硅层的反射率在400～1 100 nm的光谱范围达到12%;磷扩散后薄层方块电阻达到42Ω/□,证明多孔硅层促进了磷扩散。最终在850℃、40 s快速热退火扩散条件下,成功制备出了效率为12.32%、短路电流密度为27.99 mA/cm~2、开路电压为0.49 V以及填充因子达到71%的太阳电池。     

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。     

工作温度对硅基太阳电池转换效率的影响

基于wxAMPS软件建立硅基太阳电池一维物理模型,在温控条件下分别模拟计算了单晶硅电池和非晶硅电池的输出特性,并利用太阳能综合测试平台在温控条件下测试了单晶硅和非晶硅电池的输出特性.模拟结果表明非晶硅电池在温度升高过程中的光电转换效率下降幅度显著降低,与实验结果吻合.     

微晶硅材料及其在太阳能电池中的应用

微晶硅（μc—Si：H）是国际公认的新一代硅基薄膜太阳能电池材料。综述了微晶硅的基本特性,器件质量级材料的表征参量,材料的生长技术,微晶硅在太阳电池中的应用及其发展前景。     

高方阻密栅电池发射结方阻的优化

主要介绍了晶体硅太阳电池光电转换效率的工艺优化,特别是对高发射结方阻方面,以及后道工序中如何使之适应高方阻工艺。在高方阻方面主要采用了深结高方阻,这主要是从工艺稳定性方面考虑。通过一系列工艺的优化及大量实验,获得了高达635 mV的开路电压,5.817 A的短路电流,均值18.67%的电池效率。     

掺碳对杂质光伏硅太阳电池性能的影响

杂质光伏太阳电池是一种能够利用那些能量小于禁带宽度的太阳光子以提高电池转换效率的新型太阳电池。利用数值方法研究在硅电池中掺入碳杂质以形成杂质光伏太阳电池,分析掺碳对电池性能的影响。结果表明:利用杂质光伏效应掺入碳杂质能够增加子带光子的吸收,使得电池转换效率提高约2%;转换效率的提高在于电池的红外光谱响应的延展。由此可以得出:利用杂质光伏效应在硅电池中掺碳形成杂质光伏太阳电池是一种能够提高电池转换效率的新途径。     

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。     

废弃多晶硅太阳电池回收高纯硅片工艺研究

论述分析了国内外晶体硅太阳电池回收技术现状,研究了太阳电池的结构及制备工艺,提出了废弃多晶硅太阳电池回收高纯硅片的工艺.依次去除铝背场/铝硅合金层/背银、氮化硅减反膜/正银、磷扩散层及金属杂质,得到高纯硅片.硅原料的回收率高达76.4％,回收的高纯硅片经检验检测,其电阻率、间隙氧浓度、代位碳含量和少子寿命均符合GB/T 29055-2012中规定的性能参数.该回收工艺路线简单,回收率高,成本低,适于产业化推广.废弃太阳电池的回收再利用不仅可以在一定程度上缓解硅原料短缺的问题,还可以减少废弃的太阳电池给环境造成负担.     

几何设计对球硅太阳电池性能影响的有限元仿真

基于COMSOL软件的光学模块和半导体模块,从球缺比例、直径、正电极接触面积三个几何设计方面对球硅电池进行了仿真分析;通过对比反向饱和电流密度和理想因子,发现球硅半径越小、球缺比例越小、正电极相对接触面积越大,电池的电学特性越好;分析了不同直径球硅电池的几何特征与其光电参数之间的关联性,发现其与传统平面硅太阳电池存在显著差异。研究结果可为制作高效率低成本柔性球硅太阳电池提供理论指导。