High Efficiency solar cell方案研究.pptx

高效N型背结前接触和背结背接触晶体硅太阳能电池目前为止世界上量产效率超过20%的电池有两种：1）SunPower 的N型背结背接触单晶硅电池，量产效率24.2%2）Panasonic 的HIT电池，量产效率23%转换效率超过20%的N型晶体硅电池已经成为发展趋势，是当今国际研究和产业化的前沿N型电池的优点1、N型材料中的杂质（如一些常见的金属离子）对少子空穴的捕获能力低于P型材料中的杂质对少子电子的捕获能力2、选用掺磷的N型硅材料形成的电池没有光衰减效应存在。因此N型晶体硅电池的效率不会随着光照时间的加长而逐渐衰减。3、N型材料的多少子空穴的表面复合速率低于P型材料中的电子的表面复合速率。N型背结背接触晶体硅电池片1、受光面无电极遮挡损失2、背电极宽度可以进行优化，使得电池片串联电阻值提高？3、提供更好的优化前表面陷光和实现极低反射率的潜力。N型背结前接触电池片1、较容易实现产业化2、2009年ECN采用液态B扩散在N型衬底上形成背部P型发射极，并实现了N型125*125cm2的规模生产化。然而液态B扩散技术存在扩散温度过高（950-1000）扩散均匀性差，表面掺杂浓度低不易形成很好的电极接触等缺点。3、需要寻找比液态B更好的代替材料N型背结前接触电池示意图，如下将丝网印刷Al浆烧结工艺用在N型电池中形成p型发射极的研究 Al烧结技术在P型晶体硅电池中被广泛应用于形成铝背场，是产业化中非常成熟的技术之一，丝网印刷机和高温烧结炉都是目前p型晶体硅电池生产所采用的设备，因此和目前生产线具有完全的兼容性。此外，该工艺还具有制备工艺步骤少的特点，和液态B扩散相比具有相当的成本优势，具有很好的产业化应用前景。然而，将丝网印刷Al浆烧结工艺用在N型电池中形成p型发射极还处在研究阶段。在工艺条件优化方面还存在很多有待解决的问题，因此，国际上不少研究机构都开展了相应的前沿研究。 Fraunhofer ISE, German 2008年，Christian Schmiga等人在 EUPESEC大会上发表了采用Al推进技术制备N型背结前接触电池的计划，其效率预计会突破 20%。在背结前接触N型高效电池中大多采用n + np +结构，前表面采用P扩散的方式形成n +浅表面场，扩散后的方块电阻达到：120Ω／□。 2009年第24届 EUPVSEC 大会上，Christian Schmiga等人报道了大规模生产的面积为148.5 cm 2的N型背结前接触电池，量产转化效率达到18.2%。该电池仍然沿用了丝网印刷Al浆料高温烧结形成p型发射极技术。前表面的电极则是采用气溶胶印刷种子层然后电镀实现的。同年，该研究所的Michael Rauer等人发表文章分别研究了该电池的两大关键技术：Al推进形成p型发射结的优化和发射极的表面钝化优化。文章重点研究了在丝网印刷Al高温烧结后形成的发射极表面采用Al2O3和氢化非晶硅(a-Si:H)钝化薄膜的特性。该文章认为烧结峰值温度的持续时间极大影响了p型发射极的特性，时间过长或过短都不能形成完美的pn结，并且指出当烧结峰值时间增加时，结深会随之增加，最终背结前接触电池的开路电压则表现出下降的趋势。实验证明采用DuPont PV322 的Al浆料经烧结后的Al-p型发射极结深为3 μm，在经过Al2O3钝化后的开路电压达到685mV。 N型背结前接触电池的受光面(前表面)存在一个n + /n结(前表面场)。它的掺杂浓度和结深无法形成很好的欧姆接触，导致串联电阻增加影响最终的填充因子和转化效率。2010 年，德国ISFH的Robert Bock等人首次引入了电极下方的高掺杂区以解决此问题。随后，弗朗霍夫研究所的Marc Rudiger 等人也采纳了该方案，开展了相关研究。中国科学院微电子研究所太阳能电池研究中心 从2009年，中国科学院微电子研究所利用自主研发的铝浆料，通过链式烧结炉推进形成Al-p +发射极。在N型太阳能级硅衬底上制备了背结前接触太阳能电池。目前，已研发了四代N型高效背结前接触太阳能电池，开路电压达到620mV。丝网印刷Al烧结技术在IBC电池方面的应用现状和未来产业化前景。 美国佐治亚理工大学光伏研究与教育中心，研究的方向主要有两个：1、不同的烧结峰值温度和丝网印刷Al层厚度对Al-p+发射极的结深和均匀性的影响。2、绒面和非绒面上进行丝网印刷Al浆料后烧结形成p型发射极的对比数据结论：1、随着Al层厚度的增加，峰值烧结温度的降低，最终电池的开路电压随之增加，最高值可达到634 mV。2、从对比结果看在绒面上，电池的开路电压会受到烧结工艺的影响，但是在非绒面的衬底上这种影响就可忽略不计。这为随后的IBC电池的特性优化提供了实验依据(Fraunhofer ISE, German)早在2008年，F.