《指交叉型太阳电池的特性分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《指交叉型太阳电池的特性分析（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、晶体硅太阳电池及材料1 0 3 ， 【摘j 要】 【关键词】 0 引言 指交叉型太阳电池的特性分析 杨乐1 施呖1 王景霄1 叶庆好1 杜永超2 1 上海交通大学物理系太阳能研究所交大糁译太阳能光伏研发中心上海2 0 0 2 4 0 2 中国电子科技集团第1 8 研究所天津3 0 0 3 8 1 一 当前晶体硅太阳电池主要采用表面栅线结构，而指交叉型太阳电池却因为其独 特的结构特征，给电池制造工艺提供了一种新的思路。指交叉型太阳电池上表 面无栅线结构降低了阴影损失；背表面的金属镀层提供了优良的光反射性能； 使用的n 型材料相对于p 型材料不易受到光致衰减的影响；每瓦电池所使用的 硅原料用量与组
2、件的制作和安装费用也有一定程度的减少。本文针对指交叉型 太阳电池的诸多优点，对指交叉型太阳电池的结构特征，光电性能等进行了较 为详细的分析介绍，并在文末概述了可能的制作工艺。 晶体硅太阳电池指交叉型 C h a r a c t e r i s t i cA n a l y s i so ft h eI B CS o l a rC e l l s Y a n gL e l S h iY a n g W a n gJ i n g x i a 0 1Y eQ i n g h a 0 1D uY o n g c h a 0 2 1s T r u S o l a r f u n P h o t o v
3、o l t a i cR e s e a r c h D e v e l o p m e n tC e n t e r ，S h a n g h a i2 0 0 2 4 0 ，C h i n a 2T h e N o 1 8I n s t i t u t eo fC h i n aE l e c t r o n i cT e c h n o l o g yC o r p o r a t i o n j指交叉太阳电池也叫背接触太阳电池是特指电池正面没有电极，而正负电极都以交叉手 指的结构排布在电池背表面的太阳电池。电池的具体外观、结构请参照图l 、2 。它们分别为 指交叉太阳电池的背试图和结构
4、示意图。 转反射展 上表面娩北层 织杩l t 睦上裹西 删帮灌书竹钎船栉科啊杆椰啊胃册 望蛭 一F t g 士I ，+ 冤荔砺勿翮 图1指交叉型太阳电池背视图 图2 指交叉太阳电池结构示意图 1 0 4 中国太阳能光伏进展 与常规电池的结构相比，这种指交叉型电池的结构和设计思想有它的特殊性。下面将对 它的光学性质、结构特性、制作工艺等方面进行较为详细的介绍分析。 1 特性分析 1 1光学性质 光捕获能力提高。电池上表面无电极，表面反射显著减少，遮光损失【l 】消除；增加电池 。光学厚度”【2 】。入射光被强制倾斜进入；当光进 入电池后，非零内部反射面阻止了光的逃逸，从 而使得光在太阳电池内部的
5、实际光程远大于电池 的厚度；在这里有人考虑在背表面制绒还有增加 用于提高背反射的膜层，但是制作工艺成本增加 不少、对电池效率的提高却不多。相对于传统电 池的重度掺杂带来的诸多不利影响，指交叉型太 阳电池有一个轻度掺杂的正面扩散，与此同时背 表面钝化层覆盖了除点接触外所有部分：增强了 图3 两种太阳电池光谱相应的比较锄 长波响应，可参考图3 0 1 2 结构分析 太阳电池转换效率主要依赖于基区的少数载流子寿命。少子寿命越长，光照产生的过剩 载流子越可能到达p n 结，受p n 结电场分离后对外产生光电流。指交叉太阳电池的结构对硅 材料的体寿命有着很高的要求。如果少子寿命过短则还没有到达p n 结
6、就已经被复合，这对电 池的效率有着很大的影响。由热氧化在高温下生成的二氧化硅通常被用作高效太阳电池的表 面钝化。但是，在低成本的硅材料例子中，例如直拉硅材料，高温过程通常会引起材料体寿 命的下降，这就要求二氧化硅层在相对较低的温度下生成。 。 电池转换效率和扩散区域宽度有着紧密的联系，并影响着电池的效率。如果横向距离增 加( 可参照图2 ) ，电池转换效率相应减少。这很容易理解，当n + 扩散区域宽度增加时，光 生少数载流子移动距离增加了，因此复合损失增加。但是，如果我们使用丝网印刷，由于精 度限制将很难减少横向距离。这时就需要考虑p + 扩散区域和横向距离的比例究竟如何确定? 根据少子移动距
7、离越小，其复合损失越小的原理。我们假设随着p + 扩散区域的增加，电池转 换效率也将随之增加。 一 高的电池转换效率需要减少横向距离和增加p 十扩散区域宽度在横向距离中的比例。根据 这些要求，太阳电池的1 1 区需要尽量的窄。然而n 区的宽度受制于工艺的精度，在1 1 区宽度 限制的条件下，横向距离和P + 扩散区域应该存在一个最优值。日本S h a r p 公司对它们的高效 背接触太阳电池( 指交叉型太阳电池) 进行的研究分析也证实了我们的假设1 4 l 。并且给出了 p + 扩散区域宽度在横向距离中的比例大约为7 0 。无独有偶，S u n P o w e r 公司主要的指交叉太 阳电池A
8、 - 3 0 0 系列在设计时，也遵循了这个原理，比例近似为6 3 5 ，详见图4 j 晶体硅太阳电池及材料1 0 5 通过我们对指交叉型太阳电池光学特性，形貌特 征等的研究，提出了可适合于大规模生产该种电池的 简化工艺步骤为：n 型F Z 硅片碱腐蚀表面到指定厚度 一氧化、单面去氧化层一腐蚀绒面一氧化、开硼扩散 窗口( 简单机械定位) 一硼扩散( 可采用旋涂方法) ， 一氧化、开磷扩散窗口，正面氧化层全去掉( 简单机 械定位) 一磷扩散一钝化( 快速热氧化) 一开孔( 简 单机械定位) 一印刷电极( 可能使用铜钽合金浆料) 一烧结。具体工艺还在做进一步的研究，在下阶段我 们会集中对表面钝化、
9、扩散等关键工艺做系统的分析 研究。 图4A 3 0 0 太阳电池形藐图 2 结论 在硅片价格日益高涨、厚度不断减少的趋势下，指交叉型太阳电池以其特殊的结构相对 传统太阳电池有着很大的优势。但是由于制作工艺的复杂、对硅材料少子寿命的要求过高使 其工业化生产步履维艰。然后近年来美国S u n P o w e r 公司、日本S h a r p 公司，通过使用低廉成 熟的丝网印刷代替传统的光刻，扩硼、扩磷的技术改进等工艺上的进步，使得指交叉型太阳 电池越来越收到业界的关注。我们也希望通过此项研究，对我们现有的太阳电池制作工艺的 某些步骤提供参考。 参考文献 【1 】A j e e tR o h a t
10、 g i ，“D e s i g n sa n dF a b r i c a t i o nT e c h n o l o g i e sf o rF u t u r eC o m m e r c i a lC r y s t a l l i n eS iS o l a r C e l l s ”，P r o c o ft h e1 5 t hP V S E C ，S h a n g h a i ，P R C h i n a2 0 0 5 【2 】KM c I n t o s h ，N S h a w ，a n d J C o t t e r ，“L i g h tT r a p p i n
11、gi nS u n P o w e r SA 一3 0 0S o l a rC e l l s ”，h t t p ： | _w w w s u n p o w e r c o r p c o m t e c h p a p e r s ，e ta l ，J u n e2 0 0 4 【3 】W i l l i a mP M u l l i g a n ，D o u gH R o s e ，M i c h a e lJ C u d z i n o v i c ，D e n i sM D eC e u s t e r ，K e i t hR M c I n t o s h ， D a v i d
12、 D S m i t h ，a n dR i c h a r dM S w a n s o n ，“M a n u f a c t u r eo fs o l a r c e l l sw i t h2 1 e f f i c i e n c y ”，h t t p ： 1 w w w s u n p o w e r c o r p c o m t e c h p a p e r s ，e ta l ，J u n e2 0 0 4 【4 】K y o t a r oN a k a m u m ，T a k a y u k iI s a k a ，“H i g hE f f i c i e n c yB a c kC o n t a c tS iS o l a rC e i l sB a s e do nI n d u s t r i a l T e c h n o l o g y ”，P r o e o ft h e1 5 mP V S E C ，S h a n g h a i ，P R C h i n a2 0 0 5
