硅太阳电池电极系统的分析与制备.pdf

第 26 卷第 5 期 云南师范大学学报 Vol . 26 No . 5 　 2006 年 9 月 J our nal of Yunnan Nor mal U niver sit y Sep . 2006 　 硅太阳电池电极系统的分析与制备 申兰先 　陈庭金 　刘祖明　张鹤仙 　夏朝凤 (云南师范大学太阳能研究所 ,云南省农村能源工程重点实验室 ,云南 昆明 650092) 摘 　要 : 　文章分析了硅太阳电池电极设计必须考虑到电池的表面状态 ,表面扩散层的掺杂浓度 ,金 属 —半导体接触以及遮光损失等的影响 ,因而是一个电极系统的设计和制备问题 。给出了栅状电极的 设计实例 ,并用于太阳电池的制作获得较满意的输出特性 。 关 　键 　词 : 　硅太阳电池 ;金属 —半导体接触 ;太阳电池电极系统 ;丝网印刷 中图分类号 : 　T K5 11 　　文献标识码 : 　A 　　文章编号 : 　1007 - 9793 (2006) 05 - 0025 - 04 　　太阳电池的电极是为收集其光生电流 ,并输 一般情况下, 如果不考虑半导体表面态的影 出到负载而制作的。电极的好坏对太阳电池的输 响, 那么从图1 可知 : n 型半导体, 当 W m W n 时, 出特性至关重要 ,其设计和制备须考虑以下几点 : 可形成对电子的欧姆接触 。这里 E0 是真空能级, χ 金属电极材料与太阳电池表面有好的接触特性和 是电子亲和能, W m 是金属功函数, W n 是半导体 导电特性 ; 电极图形设计要与太阳电池表面扩散 功函数 。对于实际的金属半导体接触而言, 不管用 层的表面状态 、扩散薄层电阻以及扩散结深有好 什么金属与同一半导体材料紧密接触, 几乎都形 的匹配 ,即要求顶层遮光面积小和低的串联电阻 , ( ) 成阻挡层 即肖特基势垒 , 很少出现反阻挡层的 特别是金属与半导体要能形成 良好的欧姆接触 。 情况 。这是因为在半导体表面处存在大量的表面 实际上太阳电池的电极设计是一个电极系统的设 ( ) 态 表面能级 , 如图2 所示, 图中用 W 和 分别 s 0 计问题 ,相关问题已有很多研究 ,如金属 —半导体 表示从表面态的费米能级 EFs 到真空能级和导带 的接触 问题[ 1 ] ,太阳电池栅线的优化设计[2 ] 等 。 底的能量 。由于这些表面态与半导体内交换电子 本文从做好收集电极的要求出发 ,分析了电极系 的结果, 使得半导体在与金属接触之前, 就有了一 统实际存在的影响因素 ,并给出工业化生产硅太 ( 个表面势垒 。当半导体与金属接触时 接触面之间 阳电池的电极系统设计及其实现工艺 。