背面点接触晶体硅太阳电池的研究

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1、背面点接触晶体硅太阳电池的研究【摘要】进一步提高光电转换效率，降低成本是太阳电池今后的发展方向。晶体硅太阳电池理论的效率限制在25%左右，为了使晶体硅太阳电池的效率向理论极限进一步靠近，通常有几种方法：提高电池表面与背面的钝化效果；引入陷光结构，增加阳光在电池内的光程；通过减反射层降低表面对太阳光的反射；改进发射极与基极的电极构造，降低串联电阻以及正面栅线遮光面积等等。若给常规太阳电池引入背反射器（rearmirror），一方面可以将入射到电池背面的阳光反射回电池，进行二次吸收，提高电池对阳光的利用率，同时可以将晶体硅电池无法吸收的红外光反射回大气

2、，避免电池升温过快；另一方面可以对电池背面进行钝化，降低电池的表面态密度，从而减少载流子背面复合速率，提升电池的开路电压与短路电流。由于背反射器一般为介质层不导电，必须使背电极穿过介质层与p型硅衬底接触才能制作成电池。但是电极穿越介质层面积不能太大否则会降低背反射器的作用。由此背面引入了规则分布的点电极。本文通过模拟软件PC1D对背面点接触晶体硅电池进行了模拟，采用丝网印刷点电极制作了太阳电池与模拟结果进行对比。首先，利用PC1D模拟了太阳电池背反射率对电池输出参数的影响。发现在常规电池厚度（180μm）下，随着背反射率的提高，太阳电池的表现变好，

3、各项输出参数有明显提升。之后利用PC1D模拟了不同点电极图样对电池参数的影响，发现电池转换效率随着面积比f的增大而增大。当f增加到0.1时效率的提升趋于缓慢。当f由0.3提升到0.9时电池效率仅仅提高了0.2%。其次，利用丝网印刷技术制作了常规太阳电池和背面点接触太阳电池。对比发现,相同制造工艺下背点接触电池表现不如常规电池，效率的下降高于模拟结果。主要原因是通过烧结，电极用的Al未能和Si衬底形成良好的欧姆接触，导致背点接触电池串联电阻大，并联电阻小。电池制作工艺需要进一步改善。【关键词】：晶体硅太阳电池；背反射器；SiN；背面点接触III[Ab

4、stract]Thephotovoltaicindustryrequiresahigherlight-electricitytransformefficiencyandalowercosttomakeitmorecompetitiveamongnewenergy.Thetheoreticallimitofefficiencyinsolarcellsisaround25%.Tomaketheproducts’efficiencyapproachtothetheoreticallimit,thereareseveralways:improvingthe

5、passivationtechnologyinfrontandrearsurfaceofthecell;incorporatinglight-trappingstructuretoincreasethelightroutelengthtothecell;throughtheanti-reflectionlayertodecreasethereflectanceofsolarcells;amelioratingtheemitterandbaseconstructtoreducetheseriesresistanceandtheshadowbrough

6、tbythefrontelectrode.Ifarearmirrorisincorporatedintothesolarcell,thecellwillhaveabetterperformance.Onthefirstconditiontheincidentlightwillbereflectedbacktothecellbytherearsurface.Thuswillraisetheabsorbingrateandincreasetheefficiencyofthecell.Itcanalsoreflecttheinfraredlightwhi

7、chcannotabsorbedbythecellbacktotheair,reducingtheraisingvelocityofthecelltemperature.Ontheotherhandtherearmirrormaterialwillactasapassivationlayertodecreasethebacksurfacerecombinationvelocity,inordertoincreasetheshortcircuitcurrentandtheopencircuitvoltage.Inmostconditiontherea

8、rmirrorisadielectriclayerwhichinsulatestheelectronsandholes.S