不同薄膜对n型IBC太阳电池性能的影响

叉指背接触式(IBC)太阳电池因正面没有金属栅线遮挡,具有较高的光电转换效率。但由于IBC太阳电池在制备过程中需要采用光刻掩模技术进行发射极和背电场隔离,导致工艺流程复杂、电池片稳定性较差,难以实现大规模生产。研究了不同厚度的SiO_(2)薄膜、SiNx薄膜和SiO_(2)-SiNx叠层薄膜对IBC太阳电池钝化性能、减反射效果、热稳定性能和电性能的影响,实验结果表明,SiO_(2)-SiNx叠层薄膜在较宽的光谱范围内减反射效果更佳,高温热生长的20 nm厚的SiO_(2)薄膜便表现出良好的热稳定性,当选用SiO_(2)-SiNx(厚度分别为20和40 nm)叠层薄膜时,制备的IBC太阳电池光电转换效率稳定,可达24.1%,对应的开路电压为698 mV,短路电流密度为43.25 mA/cm^(2),填充因子为79.87%。

基于IBC太阳电池的二氧化硅掩膜研究

在叉指状背接触太阳电池(IBC电池)的制作过程中,一种办法是以二氧化硅作为掩膜阻挡磷扩散进入已经扩硼的区域,在有二氧化硅保护的区域,p+区保持不变,在没有二氧化硅保护的地方磷扩散进入形成n+背表面场,从而实现在不同区域的不同扩散。该文是研究在不同的的温度下热氧化得到的二氧化硅氧化层的厚度,厚度从0 nm到124 nm,然后通过测量磷扩散前后方阻变化和ECV图像,研究不同厚度下的二氧化硅掩膜对磷扩散的阻挡作用。同时,还测量了在不同情况下硅片的少子寿命,以确定一个最佳的热氧化二氧化硅工艺,为IBC电池工艺的后续研究提供参考。

n型IBC太阳电池选择性发射极工艺研究

为提升n型叉指背接触(IBC)太阳电池的光电转换效率,采用丝网印刷硼浆和高温扩散的方式形成选择性发射极结构,研究了硼扩散和硼浆印刷工艺对电池发射极钝化性能和接触性能的影响。实验结果表明,在硼扩散沉积时间和退火时间一定的条件下,硼扩散通源(BBr_(3))流量为100 mL/min,沉积温度为830℃,退火温度为920℃时,发射极轻掺杂(p^(+))区域的隐开路电压达到710 mV,暗饱和电流密度为12.2 fA/cm^(2)。发射极局部印刷硼浆湿重为220 mg时,经过高温硼扩散退火,重掺杂(p^(++))区域的隐开路电压保持在683 mV左右,该区域方块电阻仅46Ω/□,金属接触电阻为2.3 mΩ·cm^(2).采用该工艺方案制备的IBC电池最高光电转换效率达到24.40%,平均光电转换效率达到24.32%,相比现有IBC电池转换效率提升了0.28个百分点。

n型IBC太阳电池磷掺杂工艺

为了兼顾叉指背接触(IBC)太阳电池背表面场(BSF)区域的钝化性能和接触性能,在现有IBC太阳电池制备工艺基础上引入离子注入技术,对电池背表面场区域进行磷离子注入。研究了不同磷离子注入剂量对IBC电池钝化性能和接触性能的影响,并研究了烧结工艺对IBC电池接触性能的影响。实验结果表明,当磷离子注入剂量为6.6×10^(14)~6.8×10^(14)ions/cm^(2)、烧结温度为840℃、烧结带速为9.4 m/min时,背表面场区域可同时获得良好的钝化性能和接触性能,制备的IBC电池最高光电转换效率可达24.38%,平均光电转换效率可达24.21%,对应的短路电流密度为42.553 mA/cm^(2),开路电压为701.9 mV,填充因子为81.35%。

IBC太阳电池技术的研究进展

对叉指背接触(IBC)太阳电池在光伏领域的结构优势和发展进程进行了简单的阐述。重点介绍了IBC太阳电池前表面场、背面p+和n+区结构、金属化电极的制备方法,并从工业化角度评述了各制备方法的优缺点与发展。总结了IBC电池产业化进程中的几种工艺优化方向,包括p+和n+区结构设计、正面陷光技术及表面钝化等。除此之外,从IBC太阳电池技术与效率提升方面详细介绍了三种基于IBC太阳电池技术的新型太阳电池技术,包括叉指背接触异质结(HBC)太阳电池、多晶硅氧化物叉指背接触(POLO-IBC)太阳电池以及钙钛矿IBC叠层太阳电池(PSC IBC),并总结了近年来上述三种新型太阳电池技术的研究进展。最后,对IBC电池未来面临的挑战与技术提升进行了展望。

n型单晶硅片的电阻率和扩散方阻对IBC太阳电池电性能的影响

叉指背接触式(IBC)太阳电池因正面没有金属栅线遮挡,具有较高的短路电流,且组件外观更加美观。但由于IBC太阳电池正负电极在背面交叉式分布,在制备过程中需要采用光刻掩模技术进行隔离,难以实现大规模生产。采用Quokka软件仿真模拟了电阻率和扩散方阻对n型IBC太阳电池效率的影响,并对不同电阻率和扩散方阻的电池片进行了实验验证,从n型单晶硅片电阻率的选择和扩散工艺优化方面为IBC太阳电池的规模化生产提供了理论基础。实验结果表明,电阻率为3~5Ω·cm、扩散方阻为70Ω/时,小批量生产的IBC太阳电池平均光电转换效率可达23.73%,开路电压为693 mV,短路电流密度为42.44 mA/cm^(2),填充因子为80.69%。

n型IBC太阳电池选择性背表面场工艺

为进一步提升n型叉指背接触(IBC)太阳电池的光电转换效率,采用激光掺杂方式形成选择性背表面场结构,研究了磷扩散和激光掺杂工艺对IBC太阳电池钝化性能和接触性能的影响。实验结果表明,在磷扩散的沉积和退火阶段均通入POCL3,且退火温度为680℃、激光掺杂功率为30 W时,重掺杂区域的隐开路电压平均值能够保持在695 mV,暗饱和电流密度为17 fA/cm^(2)。未激光掺杂区域的隐开路电压平均值达到715 mV,暗饱和电流密度为10 fA/cm^(2)。在面积为274.15 cm^(2)的n型单晶硅片上制备的IBC太阳电池最高光电转换效率达到24.37%,平均光电转换效率达到24.25%,对应的短路电流为11.661 A,开路电压为0.701 V,填充因子为81.33%。

背表面沟槽型高效背接触太阳电池的输出特性研究

利用TCAD半导体器件仿真软件对背表面沟槽型高效插指背接触(Interdigitated Back Contact,IBC)单晶硅太阳电池的输出特性和沟槽结构参数进行了优化研究.全面系统地分析了在衬底少子寿命较低的情况下,沟槽深度和沟槽数量对沟槽型IBC太阳电池光电流分布、外量子效率、短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率的影响.仿真结果表明:背表面沟槽结构对低衬底少子寿命的产业化IBC太阳电池的电学性能具有显著的改善作用.采用沟槽结构有利于产业化IBC太阳电池外量子效率的提升,对于短波段外量子效率的改善效果尤为显著.采用沟槽结构有利于增大发射结面积、缩短光生载流子输运路径、降低光生载流子输运过程中的复合损耗,对产业化IBC太阳电池短路电流密度有明显提高.采用沟槽结构可显著提高产业化IBC太阳电池的转换效率.对于衬底少子寿命为50μs的产业化IBC太阳电池,其转换效率为18.56%.当沟槽数量为6且沟槽深度为100μm时,沟槽型单元IBC太阳电池的转换效率达到21.87%,与衬底少子寿命为300μs情况下的产业化IBC太阳电池的转换效率相当.

n型叉指背接触太阳电池背面结构参数研究

利用Silvaco-TCAD半导体仿真软件模拟并分析了n型叉指背接触(IBC)太阳电池背面结构尺寸参数对电池短路电流密度、开路电压、填充因子及转换效率的影响,并进行实验验证。实验结果表明,当IBC太阳电池结构中相邻发射区宽度为1200μm、n型背表面场宽度为200μm、p型发射区宽度为1000μm时,IBC太阳电池小批量平均转换效率达到了23.74%,短路电流密度为42.36 mA/cm2,开路电压为698 mV,填充因子为80.33%。

低反向击穿电压特性对光伏组件阴影遮挡下输出功率的影响

局部阴影遮挡会导致光伏组件输出功率下降,温度升高,严重的会导致光伏组件失效甚至起火,严重威胁光伏电站安全运行。本工作从晶硅太阳能电池反向击穿电压入手,着重分析了反向击穿电压对光伏组件输出功率的影响。结果表明:在相同的遮挡测试条件下,相较于PERC和TOPCon,具有低反向击穿电压的IBC串并联组件具有更低的功率损失,并且IBC组件的热斑温度更低。