黑硅与黑硅太阳电池的研究进展

黑硅材料的特殊结构能够极大地降低硅表面的光反射,有效地提高硅基太阳能电池转换效率。本文介绍了国内外黑硅制备技术的进展,黑硅的制备方法主要包括飞秒激光法、化学腐蚀法、反应离子刻蚀法和电化学腐蚀法。还概述了黑硅太阳电池的研究进展,并展望了黑硅及其应用的发展趋势。

基于BiFeO_3/ITO复合膜表面钝化的黑硅太阳电池性能研究

采用金属银辅助化学刻蚀法在制绒的硅片表面刻蚀纳米孔形成微纳米双层结构,以期获得高吸收率的太阳能电池用黑硅材料.鉴于微纳米结构会在晶硅表面引入大量的载流子复合中心,利用磁控溅射技术在黑硅太阳电池表面制备了BiFeO_3/ITO复合膜,并对其表面性能和优化效果进行了探索.实验制备的具有微纳米双层结构的黑硅纳米线长约180—320 nm,在300—1000 nm波长范围内入射光反射率均在5%以下.沉积BiFeO_3/ITO复合薄膜后的黑硅太阳能电池反射率略有提高,但仍然具有较强的光吸收性能;采用BiFeO_3/ITO复合膜的黑硅太阳能电池开路电压和短路电流密度分别由最初的0.61 V和28.42 mA/cm^2提升至0.68 V和34.57 mA/cm^2,相应电池的光电转化效率由13.3%上升至16.8%.电池综合性能的改善主要是因为沉积BiFeO_3/ITO复合膜提高了电池光生载流子的有效分离,从而增强了黑硅太阳电池短波区域的光谱响应,表明具有自发极化性能的BiFeO_3薄膜对黑硅太阳能电池的表面性能可起到较好的优化作用.

多晶黑硅表面微结构对电池效率的影响

采用Ag离子辅助化学刻蚀法制备了多晶黑硅薄片,使用NaOH溶液处理多晶黑硅表面,增大其表面纳米孔直径,使SiN_x薄膜能够均匀覆盖整个黑硅表面,提高黑硅的钝化效果,进而提高多晶黑硅电池光电转化效率。通过反射谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、太阳电池测试系统等测试和表征不同扩孔时间对多晶黑硅各方面性能的影响。结果表明:未被NaOH扩孔处理的多晶黑硅的反射率最低,为5.03%,多晶黑硅太阳电池的光电转化效率为16.51%。当多晶黑硅被NaOH腐蚀40 s时,反射率为10.01%,电池的效率为18.00%,比普通多晶硅太阳电池的效率高2.19%,比未被扩孔处理的多晶黑硅太阳电池的效率高1.49%。