本征薄层异质结(HIT)太阳能电池的研究现状及展望

HIT(Heterojunction with intrinsic thin-layer)太阳能电池,即具有本征非晶硅薄层的异质结太阳能电池,利用了非晶硅薄膜/单晶硅衬底的异质结结构,从而结合了单晶硅和非晶硅太阳能电池优良的特点。这种类型结构的电池可以在较低温度下(<250℃)制造,具有良好的光照稳定性和温度稳定性,成本低而且效率高,目前效率达到26.7%。文章简述了HIT太阳能电池的结构和工作原理,并且总结了HIT电池的研究和应用现状。除此之外,还分析了提高HIT太阳能电池效率的方法以及HIT电池广阔的应用前景和巨大的商业化潜力。

对非晶硅薄膜进行快速磷扩散以获得本征薄层异质结

本征薄层异质结(HIT)太阳能电池具有优异的性能,包括效率高、成本低、稳定性好、制备温度低等。本研究利用磁控溅射技术在p型单晶硅(p-c-Si)衬底上制备一定厚度的本征非晶硅薄膜(i-a-Si),以磷纸为扩散源,通过快速热扩散(RTD)方法进行扩散得到具有p-n结的掺杂非晶硅层(n+-a-Si),最终得到n+-a-Si/i-a-Si/c-Si的异质结结构。系统地研究了扩散过程对a-Si膜(包括i-a-Si和n+-a-Si)晶化程度以及p-n结深度的影响,利用拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)仪、台阶仪、扫描电镜(SEM)等对a-Si膜进行表征,并利用金相显微镜测量p-n结(采用磨角染色法染色)深度,从而获得制备p-n结的最佳扩散温度和时间。

非晶硅对MoO_x/c-Si异质结太阳电池器件的影响

室温下电子束蒸发沉积氧化钼（MoOx）薄膜呈非晶态,光学带隙约为3.6 eV,与单晶硅表面构成MoOx/c-Si异质结并具有钝化作用,但明显低于i∶α-Si∶H钝化。ITO/MoOx/i∶α-Si∶H/n∶c-Si/i∶α-Si∶H/n＋∶α-Si∶H/Al太阳电池结构,既有晶硅前后表面钝化,又增加了背电场层,适当的MoOx厚度可获得电池的最高效率（15.5%）;若取消晶硅表面i∶a-Si∶H钝化,与HIT（heterojunction with intrinsic thinlayer）电池类似,硅的前表面复合增大,电池效率降为11.5%;若取消背表面i∶a-Si∶H钝化及背电场材料n＋∶a-Si∶H,电池效率急剧下降到8.3%,这表明背表面钝化及背电场,对MoOx/c-Si异质结太阳电池特性具有更为重要的作用,对高效器件制备具有一定指导意义。

单晶硅、HIT太阳能电池组件的对比分析

介绍了单晶硅、HIT太阳能电池组件的特点,采用PVsyst软件对两种太阳能电池组件并网光伏发电系统的年发电量进行模拟,分析比较了两种组件的比功率发电量和损失系数。结果表明,HIT太阳能电池组件的比功率发电量大于单晶硅的比功率发电量,HIT太阳能电池组件的各项损失系数小于单晶硅的各项损失系数。

硅表面钝化及对异质结太阳电池特性的影响

研究了不同的晶体硅表面钝化方法,测试分析了硅片的少数载流子寿命以及对晶体硅/非晶硅异质结(HIT)太阳电池性能的影响。发现适当时间的HF溶液处理、氢等离子体处理和表面覆盖约3nm的本征非晶硅层能有效提高硅片的少子寿命,从而提高HIT太阳电池的开路电压。对电池制备工艺综合优化后,得到了基于n型晶体硅的光电转换效率为16.75%(Voc=0.596V,Jsc=41.605mA/cm2,FF=0.676,AM1.5,25℃)的HIT太阳电池。

热丝CVD法沉积超薄α-Si∶H钝化膜

采用热丝化学气相沉积法在n型直拉单晶硅圆片表面双面沉积厚度为10 nm的本征非晶硅(α-Si∶H)薄膜。利用光谱型椭偏测试仪和准稳态光电导法研究热丝电流、H_2体积流量和热丝与衬底之间的距离对α-Si∶H薄膜结构和钝化效果的影响。结果表明,热丝电流为21.5~23.5 A时,钝化后硅片的少子寿命随着热丝电流的增加呈现先增加后降低的趋势,热丝电流为23.0 A时,钝化效果最好;H_2体积流量为5~20 cm^3/min时,少子寿命随着H_2体积流量的增加呈现先增加后降低的规律,体积流量为15 cm^3/min时,钝化效果最好;热丝与衬底间距为4~5 cm时,随着间距的增加,薄膜的结构由晶化向非晶化转变,在间距为4.5 cm时硅片的钝化效果达到最优。

日本三洋电机计划2008年生产太阳能电池350MW

由于市场对太阳能发电系统需求旺盛，日本三洋电机公司计划到2008年，将HIT（单晶硅／非晶硅异质结）太阳能电池的年产能力从目前的165MW提高到350MW。2007年向大阪的“二色浜工厂”投资90亿日元，增设新的生产设备，将该工厂目前的115MW产能扩大至210MW，与岛根三洋电机50MW产能合计为260MW。2008年度再向岛根三洋投资100亿日元新建一厂房，