机工课堂：晶体硅太阳电池制造技术减反及陷光原理.doc

《机工课堂：晶体硅太阳电池制造技术减反及陷光原理.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、【机工课堂】：晶体硅太阳电池制造技术-减反及陷光原理导语：目前晶体硅太阳电池在整个太阳电池产业中仍旧占据着90%的市场份额，而且其成本和价格一直在大规模的下降，表明该种太阳电池仍具有强劲的竞争力。晶体硅太阳电池的产业化技术已经日趋成熟，但是仍不断有新的技术被开发出来，并被引入到产业中来，这就使得晶体硅太阳电池的制造工艺不断地创新和发展。接下来几期的读书活动，我们将从不同的技术细节，讲解太阳电池制造技术，希望能对您有所帮助。降低硅片表面对入射光的反射可以提高对入射光的利用率，降低电池片厚度，提高电池效率。降低反射率的方法有两种：一种是制备减反射膜，利用1/4波长原理

2、，沉积一层或多层光学薄膜；另一种是将平整的硅片表面织构化，在前表面实现一定形状的几何结构。硅片表面织构化的方法有多种，如机械刻槽、化学腐蚀和等离子体刻蚀等。图1从二维结构说明了典型的金字塔结构的减反作用。垂直入射到硅片表面的光线落在了a点。大约70%的入射光线进入了硅体内，剩余的部分被反射出去。然而，由于硅表面已经有了结构，反射的光线再次落在了硅表面b上，有了第二次进入硅体内的机会。通过这样的原理，入射到硅片表面的光增加了进入硅体内的机会，降低了反射率。光线“撞击”硅片表面的次数取决于沟槽结构与硅片表面所成的夹角α。有分析认为，α角介于30°～54°时，入射光能有

3、两到三次的撞击次数。如果只有两次撞击机会，光线到达b点经反射后将离开硅片表面，如图2-1所示。然而，在实际的晶体硅电池应用中，封装的玻璃将帮助这种逃逸出的光线再次经反射后返回到硅片表面。对晶硅太阳电池的研究分析表明：减小硅片的厚度，能有效减小载流子复合速率从而获得更高的开路电压。但是由于晶体硅对入射光的吸收系数较低，减小硅片厚度后，硅片对太阳光的吸收会变少，从而造成电池短路电流的减小。每次当光线穿过硅片，就会有部分光线从硅的上表面或下表面透出去。因为完全吸收入射光所需的路径往往大于硅片的实际厚度。为了提高入射光在硅片体内的实际路径长度，光陷阱概念被提出来以增加光的

4、有效光程。Green等人研究了不同绒面结构的光陷阱特性，分别是朗伯面、砖砌结构倒金字塔、随机金字塔及规则倒金字塔结构（见图2）。研究结果认为在衬底下表面平整的情况下，上表面金字塔结构相比朗伯面结构具有较差的陷光效应。这是由于很大比例的光线，在第一次穿过电池时，被从背表面反射到金字塔的某一面上，然后直接逃逸出硅体外。如果金字塔大小非常一致且排布规则，那么这种比例将非常高。随机排布的金字塔要好些。砌砖结构的倒金字塔效果更好，但制备成本更高。对随机朗伯面而言，硅片的单面还是双面制备成朗伯面对光陷阱效果影响不大；但是对于金字塔结构，双面同时制备了随机或规则金字塔相比单面情

5、况，所捕获光的路径表现出了很大差别。双面都制备了随机或规则金字塔结构使得几乎所有入射光在硅体内至少传输4次才从硅表面逃逸出去。