隧穿氧化物钝化接触太阳能电池的研究进展

随着全球对可再生能源需求的不断增长,太阳能电池作为一种高效、清洁的能源转换方式,受到了广泛关注。隧穿氧化物钝化接触(Tunnel Oxide Passivated Contact, TOPCon)太阳能电池作为一种新型的太阳能电池技术,以其高效率、低成本和易于大规模生产的优势,成为了当前研究的热点。该技术通过在电池背面引入一层超薄隧穿氧化层和一层多晶硅层,有效降低了界面复合损失,提高了电池的开路电压和填充因子,从而提升了电池的光电转换效率。本文首先介绍TOPCon太阳能电池的研究背景,然后对其工作原理进行详细的理论分析,之后介绍了TOPCon太阳能电池的关键结构及其制备技术,并讨论了TOPCon太阳能电池的研究现状与关键问题,最后进行了总结和展望,为TOPCon太阳能电池的未来研究提供参考和借鉴。

基于隧穿氧化物钝化接触的高效晶体硅太阳电池的研究现状与展望

在当今的光伏市场,晶体硅电池占据超过九成的份额,并且被认为在未来将依旧占据主导地位.在高效晶硅电池中,隧穿氧化物钝化接触太阳电池(tunnel oxide passivated contact solar cell,TOPCon)因其优异的表面钝化效果以及与传统产线兼容性好的优势而受到持续关注.该电池最显著的特征是其高质量的超薄氧化硅和重掺杂多晶硅的叠层结构,对全背表面实现了高效钝化,同时载流子选择性地被收集,具有制备工艺简单、使用N型硅片无光致衰减问题和与传统高温烧结技术相兼容等优点.本文首先介绍了隧穿氧化物钝化接触太阳电池的基本结构和基本原理,然后对现有超薄氧化硅层和重掺杂多晶硅层的制备方式进行了对比,最后在分析研究现状基础上指出了该电池未来的研究方向.

缺陷辅助隧穿对氧化硅/多晶硅载流子输运的影响

针对隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)太阳能电池或包含氧化硅/多晶硅(POLO结)器件,直接隧穿和针孔传输是目前被广泛认可的两种载流子输运机制,由于器件制造过程需要经历高温烧结工序,超薄氧化硅层在受到高温诱导应力下产生针孔的同时,也伴随着大量缺陷的出现,这有助于载流子通过缺陷辅助隧穿来传输。提出了氧化层中热应力诱导的缺陷辅助隧穿机制的假设,通过数值求解漂移扩散输运方程计算模拟了POLO结在暗态下的电流-电压特性以及相应的接触电阻率,计算结果与实验观测结果相吻合,表明缺陷辅助隧穿有可能是TOPCon太阳能电池或POLO结载流子输运中不可忽视的输运机制。此外,计算结果也表明,在热应力诱导的缺陷浓度较高和氧化层厚度较大的情况下,缺陷辅助隧穿对载流子输运起到非常重要的作用,甚至有可能占主导作用。这些研究结果将有助于加深人们对TOPCon太阳能电池中载流子输运机制的理解,为优化器件结构与性能提供有益的理论指导。

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。

面向TOPCon晶体硅太阳电池产业应用的管式PECVD装备及其配套技术分析

隧穿氧化硅钝化接触(TOPCon)晶体硅太阳电池(下文简称为“TOPCon太阳电池”)被广泛认为是产业用下一代主流高效晶体硅太阳电池技术,目前仍处于产业化应用开发阶段,在技术路线选择、核心材料制备等方面仍存在不少难题有待解决,尚未实现大规模量产推广。首先介绍了TOPCon太阳电池技术的研究进展,并分析了现有产业技术的不足,这种不足主要体现在现阶段该产业采用的主流的低压化学气相沉积(LPCVD)技术存在不足;然后详细分析了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术的优、缺点及产业的应用现状,重点介绍了管式PECVD装备及其配套技术(下文简称为“管式PECVD装备技术”)的特点及发展进程,并分析了该装备技术在TOPCon太阳电池量产推广方面的应用潜力。研究结果表明:管式PECVD装备技术在制备低成本、高性能的TOPCon太阳电池用重掺杂多晶硅层和超薄氧化硅层等方面具有综合优势,其在非晶硅层沉积和原位掺杂等关键步骤的实现方面效率更高,可集成超薄氧化硅层的原位制备,又兼具装备价格低、维护简易、可靠性高、占地面积小等优点,因此,管式PECVD装备技术有望成为TOPCon太阳电池生产的一种重要的产业化技术路线。