p型“SE+PERC”双面太阳电池背面工艺对光伏组件PID效应的影响研究

基于p型“SE+PERC”双面太阳电池的背面工艺,针对背表面抛光状态、背面氧化铝薄膜厚度、背面膜层结构、背面氮化硅薄膜折射率几个因素对光伏组件电势诱导衰减(PID)效应的影响进行了研究。研究结果表明:1)背表面抛光状态越光滑,对应制备的光伏组件在PID测试后的输出功率损失率越小;2)背面氧化铝薄膜厚度为10 nm及以上时对应制备的光伏组件在PID测试后的输出功率损失率差异不大;3)背面膜层结构对PID效应存在影响,合理设计背面膜层结构可以有效抑制光伏组件PID效应;4)背面氮化硅薄膜折射率大于等于2.10时,对应制备的光伏组件在PID测试后的输出功率损失率降至2.00%以内且可以稳定保持在较低水平。研究结果可为p型“SE+PERC”双面太阳电池背面工艺优化提供指导方向。

p型TOPCon技术及其在高效晶体硅太阳电池应用的研究进展

隧穿氧化硅钝化接触(TOPCon)晶体硅太阳电池被广泛认可为下一代高效太阳电池技术,n型TOPCon技术已成为当前新上生产线的主流方案。p型TOPCon技术虽然更加适合p型晶体硅太阳电池产业生态,却因其关键钝化接触性能提升困难、已有技术方案不适合量产等因素而发展缓慢。基于p型TOPCon技术的重要性,详细介绍了p型TOPCon技术的研究进展,并探讨了制约该技术钝化性能提升的关键科学问题。从国内外的研究结果来看,分别基于LPCVD技术及PECVD技术的p型TOPCon技术在钝化性能上均取得了进步,获得最高隐含开路电压(对应的最低单面饱和电流密度)分别达到737 mV(2 fA/cm^(2))和732 mV(约5 fA/cm^(2))的p型TOPCon结构,已初步显示出产业应用潜力。开发具有产业应用价值的p型TOPCon技术对晶体硅太阳电池产业的发展具有重要意义,值得全行业进一步深入研究。

P型ZnO薄膜的制备及其在太阳电池中的初步应用

利用超声雾化热分解技术(USP)、通过N-Al共掺的方法,在corning 7059衬底上生长出p型透明导电膜。该薄膜在可见光范围内的透过率可达到90%以上。X射线衍射的测试结果表明:p型透明导电膜具有c轴择优生长特性。通过霍耳测试得到p型ZnO薄膜的电学特性为:电阻率为4.21Ω.cm、迁移率是0.22cm2/(V.s)、载流子浓度为6.68×1018cm-3。此材料初步应用到微晶硅电池中,其开路电压为0.47V。

P型微晶硅在柔性太阳电池中的应用研究

以B(CH_3)_3为掺杂剂,采用正交实验法,以硅烷浓度、B(CH_3)_3掺杂比、反应压强及气体总流量等主要沉积参数为实验组变量,对P型微晶硅薄膜进行初步优化。在玻璃衬底上沉积厚度为80 nm左右的P型微晶硅(μc-Si:H)薄膜,通过测试材料暗态电导率、XRD、Raman等,研究了上述沉积参数对材料电学和微结构性能的影响,并在此基础上做进一步的参数优化,得到更高电导的微晶硅薄膜;将其应用于PEN衬底的非晶硅薄膜太阳电池中,得到6%的初始效率。

p型微晶硅膜的研究及其在异质结太阳电池中的应用

首先采用射频等离子体增强化学气相沉积技术制备了电导率为0.13 S/cm、晶化率为50%的p型微晶硅,然后制备了μc-Si∶H(p)/c-Si(n)异质结太阳电池。初步研究了硼掺杂比、辉光功率密度、p型硅薄膜的厚度和氢处理时间等这些参数对电池开压的影响。在优化的工艺参数下得到异质结电池最大开路电压Voc为564mV。

CdTe包覆TiO_2纳米棒壳核结构有序阵列与P3HT杂化太阳电池研究

采用水热法在含氟二氧化锡导电玻璃(FTO)上制备了有序的金红石型TiO2纳米棒阵列,在TiO2纳米棒阵列上电沉积CdTe纳米晶构成了CdTe包覆TiO2壳核式纳米棒阵列(CdTe/TiO2),然后将聚3-己基噻吩(P3HT)的氯苯溶液旋涂到CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列上构成P3HT包覆CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列的复合结构(P3HT/CdTe/TiO2),在P3HT/CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列复合结构上使用离子溅射法喷镀Au膜构制Au-P3HT/CdTe/TiO2结构的杂化太阳电池,实验测得以Au-P3HT/CdTe/TiO2结构组装的杂化太阳电池的能量转换效率为0.91%。

电注入退火对P型直拉PERC单晶硅太阳电池电性能和抗LID效应的影响

以p型直拉PERC单晶硅太阳电池为研究对象,研究了电注入退火在不同的电流、时间和温度条件下,电注入退火前、后太阳电池的各项电性能参数的变化,以及经过5 kWh光致衰减(LID)实验后电池电性能参数的变化,实验均采用Halm电学性能测试仪进行测试和分析。结果表明,在目前的电注入设备条件下,以6.0A的电流在180℃温度下处理35min,最有利于p型直拉PERC单晶硅太阳电池由衰减态向再生态转变;电注入退火后,电池转换效率提升了0.8%;在经过5 kWh LID后,电池的转换效率相对于初始值仅降低了0.71%,证明电注入退火可有效降低p型直拉PERC单晶硅太阳电池的LID效应。

海外单晶硅太阳电池生产线建设的分析与研究

近些年,中国光伏产业进入存量市场的激烈竞争局面。海外光伏产业链建设需求庞大,应充分利用好自身优势,把握好“走出去”做大增量市场的机会。在分析海外光伏市场发展现状的基础上,对PERC、TOPCon、p型IBC、HJT单晶硅太阳电池技术的投资成本进行了拆解,并对采用这4种太阳电池技术路线的海外生产线的建设成本和设备投资回报进行对比;然后通过海外实际项目案例,对海外以PERC和TOPCon单晶硅太阳电池技术为代表的生产线建设情况进行了研究分析。分析结果显示:当前阶段,PERC单晶硅太阳电池生产线预留升级p型IBC单晶硅太阳电池技术和TOPCon单晶硅太阳电池技术是目前最适合在海外投资建厂的技术。

陷阱分布模型对非晶Si太阳电池性能的影响

利用TCAD软件模拟分析了ITO/p-a-Si:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H结构的非晶硅太阳电池的J-V特性,研究了不同缺陷分布模型对太阳电池光电特性的影响。利用一种较精确的陷阱模型优化了太阳电池的结构参数,重点研究了本征层厚度对太阳电池光电特性的影响。模拟实验表明,氢化非晶硅(a-Si:H)PIN结构太阳电池本征层厚度存在一个最佳区间,在该区间电池总体性能较为理想,包括对应的光电转换效率达到峰值。得到的a-Si:H太阳电池填充因子可达到约0.8,最高光电转换效率可达到约13%。

非晶硅太阳电池窗口层材料掺硼非晶金刚石的研究

以固态掺杂方式利用过滤阴极真空电弧技术制备掺硼非晶金刚石薄膜,获得性能优良的宽带隙p型半导体材料,再利用等离子增强化学气相沉积技术制备p-i-n结构非晶硅太阳电池的本征层和n型层,最终制成以掺硼非晶金刚石薄膜为窗口层的非晶硅太阳电池.利用Lambda950紫外-可见光分光光度计表征薄膜的光学带隙,并测试电池开路电压、短路电流、填充因子以及转化效率等参数,再分析电池的光谱响应特性.实验表明,掺硼非晶金刚石薄膜的光学带隙(～2.0eV)比p型非晶硅更宽,以掺硼非晶金刚石薄膜用作非晶硅太阳电池的窗口层,能够改善电池的光谱响应特征,并提高转化效率达10%以上.

太阳电池及其应用技术讲座(二) 太阳电池的原理和性能

1p-n结 如图1（a）所示，使一块n型半导体和一块P型半导体紧密地接触。交界处n区一侧的电子浓度高，形成一个要向P区扩散的正电荷区域；同样，P区一侧的空穴浓度高，形成一个要向n区扩散的负电荷区域。n区和P区交界面两侧的正、负电荷薄层区域，称之为“空间电荷区”，即p-n结，如图1（b）所示。

钙钛矿同质结太阳电池研究进展

钙钛矿太阳电池制备工艺简单,效率提升迅速,被认为是最具应用潜力的新一代光伏技术之一。近年来,大量研究表明,钙钛矿光电材料可以通过自掺杂或外源掺杂的方式实现薄膜导电类型(p型或n型)的定向调控;而具有双层薄膜结构的钙钛矿p-n同质结可以通过薄膜双沉积技术制备,这为钙钛矿同质结太阳电池的设计与制备提供了技术基础。新型钙钛矿同质结太阳电池摒弃传统的电子传输层和空穴传输层,可简化电池结构,不仅有利于提升电池工作稳定性,降低成本,更能进一步释放钙钛矿太阳电池在柔性和半透明应用中的潜力,推动钙钛矿电池的实用化进程。本文围绕钙钛矿同质结太阳电池,综述了钙钛矿光电材料p/n特性掺杂和钙钛矿同质结的研究进展,讨论了钙钛矿同质结太阳电池的基本结构和工作原理,并对其当前存在的技术问题和应用前景进行了总结与展望。

多结化合物电池用p型Ge抛光片清洗技术研究

对多结化合物太阳电池用的p型Ge抛光片的清洗技术做了研究。Ge抛光片的清洗可以采用酸性清洗液和碱性清洗液相结合的方式。酸性清洗液的主要作用是去除晶片表面的有机物;碱性清洗液的主要作用是去除晶片表面的颗粒。清洗液的温度和组分影响着抛光片的清洗效果。通过实验结果确定了p型Ge抛光片的清洗方案,采用这一清洗方案清洗的Ge抛光片,表面质量可以达到"开盒即用"的水平。运用晶片清洗机理分析了各种清洗液的功能和作用。

采用高压RF-PECVD法制备高电导、高晶化率的p型微晶硅材料

本文报道了采用高压射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法制备高电导、高晶化率的p型微晶硅材料的结果。重点研究了反应压力和辉光功率对p型微晶硅材料结构和电学特性的影响。通过沉积参数的优化,在很薄的厚度(33nm)时,材料的暗电导率依然达到1.81S/cm,激活能达25meV,晶化率为57%。文中还对高压RF-PECVD能够制备p型微晶硅材料的生长机理和高电导机理进行了分析。

n-i-p微晶硅太阳电池中p型掺杂层对其性能的影响

采用高压高功率RF-PECVD技术,研究了三个系列的p层微结构特性和光学特性对电池性能的影响,获得了适合n-i-p微晶硅太阳电池的p型掺杂层.实验结果表明,p层的微结构特性与电池性能密切相关,具有特定结构的p层能够使电池性能大幅度提高,获得转换效率为8.17%(Voc=0.49V,Jsc=24.9mA/cm2,FF=67%)的单结微晶硅太阳电池及转换效率为10.93%(Voc=1.31V,Jsc=13.09mA/cm2,FF=64%)的叠层太阳电池.

P型微晶硅及其在柔性衬底太阳电池中的应用

本文以B(CH3)3(TMB)为掺杂剂,通过射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,对P型微晶硅(c-Si:H)薄膜材料进行了研究.通过测试材料电学、光学及微结构特性等,研究了硅烷浓度与掺杂浓度对薄膜性能的影响.将上述材料分别应用于PEN/ZnO柔性衬底及SnO2玻璃衬底的非晶硅薄膜太阳电池中,PEN柔性衬底的非晶硅太阳电池得到了4.63%的光电转换效率,玻璃衬底非晶硅太阳电池得到了5.72%的光电转换效率.

n型窗口层材料及其在高速沉积微晶硅太阳电池中的应用研究

采用常规的射频等离子体增强化学气相沉积技术制备了可以用于微晶硅薄膜太阳电池的n型的掺杂窗口层材料.通过掺杂窗口层材料在电池中的应用发现:微晶硅薄膜太阳电池由于其电子和空穴的迁移率相差比较小而显示出磷掺杂的n型的微晶硅材料也可以像硼掺杂的p型的微晶硅材料一样,可作为微晶硅薄膜太阳电池的窗口层材料;两种窗口层制备电池的效率差别不大,而且量子效率(QE)测试结果显示两种电池的n/i和p/i界面没有明显的区别;电池的双面不同波长拉曼光谱的测试结果给出:不论是n/i/p还是p/i/n型的电池,在起始生长本征层阶段均存在一定的非晶孵化层.最后,通过优化界面孵化层,单结n方向太阳光入射的n/i/p型的微晶硅太阳电池的效率达到了7.7%.

P型Cz-Si太阳能电池光致再生技术

对P型Cz-Si太阳能电池进行光致再生(LIR)测试,探寻抑制光致衰减(LID)效应的解决方案。选取A、B组电池样品各4片,在230℃下,A组分别采用[1,10,20,30]k W/m^2的光照功率进行10 s的LIR处理、B组采用20 k W/m^2的光照功率分别进行[10,20,30,40]s的LIR处理;A、B组均在2 k W/m^2光照功率、85℃温度下进行10 H的LID测试,考察LIR后和LID后的电池转换效率相对变化值。随着光照功率的增大,LIR后的相对变化值由0.148%提升至0.792%,LID后的相对变化值由-2.608%改善至-0.396%,效果显著;随着光照时间的推移,LIR后的相对变化值由0.695%提升至0.939%,LID后的相对变化值由-0.794%改善至-0.395%,不甚显著。对现象成因进行讨论,表明高光照功率激发了电池硅基体内部的H^+、H^0和H^-,其中H^0和H^-存在的电子能够分别对硅基体内部和表面进行钝化,提升其少子寿命;H^+能够与B^-结合成BH复合体,阻碍BO复合体的生成,从而抑制电池的LID效应。

4,4′,4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺掺杂MoO_x作为空穴传输层对有机太阳电池性能的影响

通过采用4,4′,4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)掺入MoO_x作为器件的空穴传输层来提高酞菁铜(CuPc)/C_(60)小分子有机太阳电池的效率.采用真空蒸镀的方法制备了一系列器件,其中结构为铟锡氧化物(ITO)/m-MTDATA:MoO_x(3:1)(30 nm)/CuPc(20 nm)/C_(60)(40 nm)/4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(Bphen)(8 nm)/LiF(0.8 nm)/Al(100 nm)的器件,在AM1.5(100 mW/cm^2)模拟太阳光的照射条件下,开路电压V_(oc)=0.40 V,短路电流J_(sc)=6.59 mA/cm^2,填充因子为0.55,光电转换效率达1.46%,比没有空穴传输层的器件ITO/CuPc(20 nm)/C_(60)(40 nm)/Bphen(8 nm)/LiF(0.8 nm)/Al(100 nm)光电转换效率提高了38%,研究表明,加入m-MTDATA:MoO_x(3:1)(30 nm)空穴传输层减小了有机层和ITO电极之间的接触电阻,从而减小了整个器件的串联电阻,提高了器件的光电转换效率.