晶體硅太陽電池背面鈍化

晶體硅太陽電池反面鈍化研究中山大學(xué)太陽能系統(tǒng)研究所報(bào)告人：朱彥斌第十一屆中國(guó)光伏大會(huì)主要內(nèi)容研究背景晶體硅太陽電池反面鈍化方法介紹實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析結(jié)論及展望1、研究背景硅片厚度不斷降低近來，為了降低太陽電池的本錢，硅片的厚度不斷降低，從最初的350μm到270、240、220、180μm，將來甚至?xí)蚋》较蜷_展。帶來的影響

1〕反面復(fù)合

隨著硅片厚度的減薄，少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度可能接近或大于硅片的厚度，局部少數(shù)載流子將擴(kuò)散到電池反面而產(chǎn)生復(fù)合，這將對(duì)電池效率產(chǎn)生重要影響。2)內(nèi)外表背反射性能

當(dāng)硅片厚度降低到200μm以下時(shí)，長(zhǎng)波長(zhǎng)的光吸收減少，需要電池有良好的背反射性能。

反面復(fù)合速率對(duì)電池性能的影響ArminG.Aberle.Surfacepassivationofcrystallinesiliconsolarcells:Areview.Prog.Photovolt:Res.Appl,2000;8:473-487.背反射率對(duì)電池性能的影響

TechnischeUniversiteitEindhoven

TU/e怎樣降低反面復(fù)合速率，提高背反射率？作為背反射器，增加長(zhǎng)波光的吸收；介于硅基體和鋁背場(chǎng)間，可以有效地減少電池片的翹曲；原子態(tài)的氫飽和基體外表懸掛鍵大量的固定電荷的場(chǎng)鈍化效應(yīng)鈍化層反面鈍化是一個(gè)很好的途徑降低反面復(fù)合2、晶體硅太陽電池反面鈍化方法介紹

SiNx：H沉積溫度低〔≤450℃〕，良好的體和外表鈍化效果，沉積速率高適合工業(yè)化生產(chǎn)。a-Si：H沉積溫度低〔200～250℃〕良好的鈍化及陷光效果，可用于制備高效電池，如Sanyo公司的HIT電池。

采用a-Si鈍化，Sanyo公司得到轉(zhuǎn)換效率為22.3%的HIT太陽電池，厚度可降到70μm熱氧化SiO2鈍化性能高，常用于制備高效電池，如UNSW的PERC、PERL電池。

原子層沉積〔ALD〕Al2O3沉積溫度低〔200～400℃〕；薄膜厚度易控制，精確度高；鈍化性能良好；可滿足工業(yè)化生產(chǎn)〔3000片/h〕。UNSW轉(zhuǎn)換效率為24.7%的PERL太陽電池疊層鈍化SiNx/SiO2，SiNx/a-Si，SiO2/Al2O3等，鈍化性能良好，也常用于制備高效電池。ISFH&TU/eAl2O3/SiOx反面鈍化電池效率20.4%FraunhoferISEa-Si/SiOx反面鈍化電池效率21.7%3.實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

SiNx、SiO2及SiO2/SiNx反面鈍化工藝流程少子壽命測(cè)試樣品結(jié)構(gòu)示意圖反面沒有鈍化處理反面SiNx鈍化反面SiO2鈍化反面SiNx/SiO2鈍化不同鈍化法少子壽命測(cè)試結(jié)果〔μs，5片平均值〕不同鈍化法少子壽命測(cè)試結(jié)果〔單片〕ALD-Al2O3鈍化工藝流程及少子壽命測(cè)試樣品結(jié)構(gòu)示意圖少子壽命測(cè)試結(jié)果〔μs，6片平均值〕利用Glunz等人提出的俄歇復(fù)合模型，反面復(fù)合速率可由如下公式計(jì)算獲得：τeff—測(cè)量到的有效少子壽命；τb—硅片體壽命；W—硅片厚度；Seff—外表復(fù)合速率；Dn—電子擴(kuò)散常數(shù)。通過上式，計(jì)算得到在ALD-Al2O3鈍化層前，硅片的反面復(fù)合速率為2.34×103㎝/s，ALD-Al2O3鈍化層〔100nm〕后反面復(fù)合速率降低為3.09×102㎝/s，反面復(fù)合速率降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。ALD100nmAl2O3前后少子壽命測(cè)試結(jié)果SiNx反面鈍化前后背反射率測(cè)試結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.鈍化后少子壽命增加，反面復(fù)合速率降低：化學(xué)鈍化作用：鈍化層中原子態(tài)的氫飽和硅片外表懸掛鍵，從而起到化學(xué)鈍化作用，包括SiNx鈍化層和ALD-Al2O3鈍化層。場(chǎng)鈍化效應(yīng)：鈍化層中含有一些固定電荷，這些固定電荷會(huì)產(chǎn)生場(chǎng)鈍化效應(yīng)，排斥一種載流子，使電子和空穴不能同時(shí)到達(dá)反面而產(chǎn)生復(fù)合。包括SiNx、SiO2〔固定正電荷〕和Al2O3〔固定負(fù)電荷〕HighresolutionTEMimageshowinga20nmthickAl2O3filmon

c-Siaftera30minannealingat425℃inaN2environment.B.Hoex

etal.Ultralowsurface

recombinationofc-Sisubstratespassivatedbyplasma-assistedatomiclayerdepositedAl2O3.3、結(jié)論及展望

PECVDSiNx，PECVDa-Si，熱氧化SiO2、ALD-Al2O3都具有良好鈍化性能，特別是ALD-Al2O3，可使硅片反面的復(fù)合速率由鈍化前的2.34×103㎝/s，降低到鈍化后