高效单晶硅太阳电池的研制.pdf

第 17 卷　第 2 期 太　阳　能　学　报 V o l. 17, N o. 2 1996 年 4 月 A CTA EN ER G IA E SOLA R IS S IN ICA A p r. , 1996 高效单晶硅太阳电池的研制 赵玉文　李仲明　莫春东　吕　昆　李志明 于中尧　于　元　陈志云　何少琪 (北京市太阳能研究所, 北京 100083) 文　摘: 简述了高效单晶硅太阳电池的初步研制结果。对电阻率不同的CZ 和 FZ 材料和不同的电 池结构进行了实验。为了提高效率, 对发射区钝化工艺、分区轻(n+ ) 重(n+ + ) 扩散、背场、表面 织构 化技术和氯化氢清洗等工艺进行了试验研究。目前制备的最好电池, 其效率为 18. 63% 。 关键词: 高效单晶硅太阳电池, 工艺, 试验 0　引　言 晶硅太阳电池一直占据光伏市场的最大份额。近年来高效单晶硅电池获得的巨大成就, 使 晶硅电池在未来发展中的地位和前景更为乐观。澳大利亚新南威尔士大学光伏器件及研究中 心是这一研究领域中最突出的代表, 他们研制的电池, 效率高达 24% [ 1 ]。美国、德国、日本等国 高效电池的效率也都超过 20% [ 2- 4 ]。这些研究成就的意义不仅为降低晶体电池成本提供了更 大可能, 同时对开发高效薄膜多晶电池, 从而大幅度降低太阳电池成本具有重要意义。 影响太阳电池效率的因素有两类: 一类是光学损失, 包括电池前表面反射损失、接触栅线 的阴影损失以及长波段的非吸收损失, 其中反射和阴影损失是可以通过特定技术措施减小的, 而长波非吸收损失与半导体性质有关; 另一类是电学损失, 它包括半导体表面及体内的光生载 流子复合、半导体和金属栅线的体电阻和半导体金属界面电阻损失。相对而言, 欧姆损失在技 术上较易降低, 其中最关键、难度最大的是降低光生载流子的复合, 它直接影响太阳电池的开 路电压, 而提高电池效率的关键就是提高开路电压 V oc。 我们对不同电池结构、不同电阻率的材料( 、 ) 、背场等进行了试验。目前制备的最好 CZ FZ 电池, 其效率达 18. 63% 。 1　实　验 1. 1　硅材料 试验中采用两种 50 的硅片: Ф ( ) a. P 100 , CZ, 0. 3—0. 4 cm , 双面抛光, 300 ±10m . ( ) , 1. 2 , 双面抛光, 300 ±10 b P 100 , FZ cm m 1. 2　电池结构 　本文收到 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 124 太　　阳　　能　　学　　报 17 卷 为了对比, 依次进行如图 1 所示三种电池结构的试验。 图 1　三种电池结构 　　在电池结构( ) 中, 增加了栅线下的重掺杂; 在电池结构( ) 中, 除栅线下重掺杂外, 还增加 b c 了表面倒金字塔减反射工艺。 1. 3　工艺过程 结构 (a) : 硅片清洗→磷扩散→热氧化→背面蒸 →烧背场→光刻正面栅指接触条纹→蒸发 AL T i A g 或 →光刻栅指电极 T i Pd A g 结构(b ) : 在(a) 的扩散前增加氧化和光刻栅指接触 区→磷扩散→去氧