高效太阳电池制造原理.ppt

高效太阳电池的制造原理 GuoLihui 光电效应 1839年 法国物理学家A E 贝克勒尔 A E Bequral 发现金属浸入溶液的 光生伏打效应 1883年 有人在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应 GuoLihui D ChapinG PearsonC Fuller 第一个具有实用性的Si太阳电池 6 GuoLihui 1957年 前苏联第一颗卫星 Spurnik 1958年 美国 先锋一号 卫星 1971年 中国 实践二号 卫星 GuoLihui PVSystem 并网系统 Grid connected 独立用户系统 Off grid Stand alone GuoLihui Wafer Cell Module 太阳电池及组件 从硅片 wafer 到太阳电池组件 module 电池 组件 系统 GuoLihui GuoLihui Ec Ev Ef 非平衡载流子 非平衡少数载流子空穴 非平衡少数载流子电子 掺杂磷 P 掺杂硼 B 光生少数载流子的产生 GuoLihui 体内复合 少子寿命 P Si 扩散n区 入射光 SiN层 背铝电极 银栅电极 GuoLihui PN结 掺硼 p typeSiSub 掺磷 n type GuoLihui A0 1 由基区 发射区决定的复合 A0 2 由耗尽层决定的复合 太阳电池的等效电路 基区 发射区复合 耗尽层复合 GuoLihui 硅太阳电池生产技术的研发 增大捕获入射光表面织构技术 表面抗光反射膜 背面光反射 电极合理化设计 减少光生少子在体内 表面的复合表面低温钝化工艺 尽量采用全低温工艺 吸杂技术 晶界悬挂键饱和 多晶硅 电极接触减小自身电阻 减小与硅的接触电阻 由于采用薄硅片碎片产生的原因 相应的解决方法 减少光生少子在背面的复合速度 增加长波长光的背反射 GuoLihui 晶体硅太阳电池 单晶硅 mono crystallineSi 多晶硅 multi crystallineSi GuoLihui 获得高效率Si太阳电池的原则 需采用长少子寿命 lifetime达到ms 的高品质硅衬底 良好的正 背面表面钝化 surface passivation 使表面具有低的复合 recombination 速度 小于102m s 良好的表面 陷光 light trapping 结构 使正表面具有低的入射光反射率 合适的发射区 emitter 设计 以获得全部的光生载流子 良好的正 负电极欧姆接触 以获得低的串联电阻 GuoLihui 少子寿命 在电阻率相同的情况下 n type硅具有比p type硅更长的少子寿命 但具有相同少子寿命时 p type硅比n type硅具有更长的扩散长度 对超薄 高效 高稳定硅太阳电池 n type硅更具有优势 N type问题 拉单晶掺杂均匀性 扩散工艺 金属电极 GuoLihui 良好的表面钝化方法 氯基氧化 Chlorinebased TCA 或干氧氧化 氧化后辅施以退火处理 PECVDSiNx钝化 非晶硅a Si H钝化 GuoLihui 欧姆接触 具有线性的和对称的电流 电压关系 不引入明显的附加阻抗 GuoLihui 三种超高效单晶硅太阳电池 GuoLihui LGBC太阳电池 LGBC太阳电池全称是激光刻槽埋栅电池 lasergroovedburiedcontact 最初源于澳大利亚新南威尔士大学马丁格林实验室的原理性研发 BPSolar太阳能公司 最新采用了该工艺和太阳电池结构 GuoLihui PERL或LBSF电池 PERL 钝化发射极和背面局部扩散 LBSF 局部背场 电池主要特点是磷扩散并被热氧化钝化的选择性发射极 极少的正表面的金属化部分 1 背面局部扩散 局部BSF 基础上的点接触 金属化部分 1 及非接触背面的热氧化钝化 当用抛光硅片时 这种电池的VOC可达到717mV 当在硅片上制作绒面后 PERL电池的效率可高达24 7 GuoLihui 高效地面太阳电池简介 埋栅电池 这种电池先在硅片表面用激光或机械刻槽 然后通过电镀镍 铜或银填充这些槽 20 m 制备电极 电池采用了选择性发射极概念 并在无金属正表面区进行了很好的表面钝化 这些设计使得埋栅电池比丝网印刷电池的效率提高不少 平均17 18 GuoLihui 背电极电池 backcontactsolarcells 叉指背结太阳电池常常用在高密度入射光子流的情况 如聚光型太阳电池 美国Sunpower在2008年5月12日宣布采用该电池结构实现了超越23 GuoLihui 背接触聚光电池 这种电池的特点是两种电极都在背部 插指 电极 减小了受光表面的遮光损失 背接触电池整个背面都重扩散硼或磷 大部分重扩散背面被热氧化钝化 氧化层上留有小孔方便金属与n 或p 的接触 因此这种电池又叫点接触电池 薄 150 m n型高阻FZ硅聚光电池在聚光条件下 100 AM1 5D 25 的效率可达26 掺杂浓度为 1016cm 3 n型或p型 的FZ硅 其1个电池的效率也可达到22 7 GuoLihui 异质结电池 heterojunctionsolarcellswithintrinsicthinlayer 2007年 三洋公司已经成功将HIT电池的效率从2003年的21 3 提升到22 3 GuoLihui 将n型1 cmCZ硅片背面制备