高效单晶硅太阳电池的结构分析与设计.pdf

( ) 第 5 1 卷 第 S2 期 武汉大学学报 理学版 Vol . 5 1 No . S2 　 　2005 年 12 月 J . Wuhan U niv . (Nat . Sci . Ed . ) Dec . 2005 ,072～074 文章编号 :167 18836 (2005) S2007203 高效单晶硅太阳电池的结构分析与设计 杜樊立 , 付秋明 , 陈炳若 (武汉大学 物理科学与技术学院 ,湖北 武汉 430072) 　　摘 　要 : 完成了对 目前光电转换效率最高的商品单晶硅太阳电池的结构分析 ,并结合其结构特点得到了影响 转换效率的关键因素. 完成了全背电极太阳电池的版图设计 ,采用高少子寿命硅材料 ,进行了多项工艺实验 ,发现 绒面制作前的硅片表面预处理条件对短路电流值有重要影响 ,预处理时间的不同造成短路电流值有显著差别. 关 　键 　词 : 高效单晶硅太阳电池 ; 转换效率 ; 全背电极 中图分类号 : TN 364 　　　文献标识码 :A 论分析的基础上 ,完成了全背电极高效单晶硅电池 0 　引　言 的版图及相关的工艺条件设计 ,并对关键工艺进行 了对比实验 ,得到较好的结果. 　　能源是一个国家经济和社会发展的基础. 目前 广泛使用的石油 、天然气 、煤炭等化石能源面临着严 峻的挑战. 今年 2 月我国通过了《中华人民共和国可 1 　理论分析 再生能源法》,从立法角度推进可再生能源的开发和 两类因素影响太阳电池效率 : ①光学损失. 包 利用 ,这是解决我国能源与环境 、实现可持续发展的 括电池前表面反射损失 、接触栅线的阴影损失以及 重要战略决策. 在小水电、太阳能、风能、潮汐 、地热 、生物质能 长波段的非吸收损失 ,其中反射和阴影损失是可以 等可再生能源中 , 不论从资源的数量 、分布的普遍 通过技术措施减小的 ,而长波非吸收损失与半导体 性 ,还是从清洁性 、技术的可靠成熟性来说 ,太阳能 性质有关 ; ② 电学损失. 它包括半导体表面及体 内 都具有更大的优越性 ,光伏发电已成为可再生能源 的光生载流子复合 、半导体和金属栅线的体电阻和 利用的首要方式 ,而晶硅太阳电池一直 占据着光伏 金属半导体接触电阻损失. 相对而言 , 欧姆损失在 市场的最大份额. 与其它的可再生能源一样 , 目前要 技术上比较容易降低 ,其中最关键的是降低光生载 使之从补充能源过渡到替代能源 ,太阳电池光伏发 流子的复合 ,它直接影响太阳电池的开路电压 ,而提 电推广的最大制约因素仍然是发电成本 , 围绕着降 高电池效率的关键之一就是提高开路电压 Voc . 低生产成本的目标 ,低效廉价的太阳电池和高效单 光生载流子的复合主要是高浓度扩散层在前表 晶硅太阳电池所取得的效果是相同的. 因此 ,提高太 面引入了大量的复合中心 ,而太阳能光谱分布的峰 阳能电池的转换效率 ,一直是科学研究的的热门课 值在 550 nm 左右 ,光生载流子集中在表面附近[2 ] ; 题. 近年来高效单晶硅太阳能电池已获得巨大成就 , 此外 ,当少数载流子的扩散长度与硅片的厚度相当 美国、德国、日本 ,特别是美国 ,商品高效电池的转换 或超过硅片厚度时 ,背表面的复合