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高效晶体硅太阳能电池背场钝化技术

  高效晶体硅太阳能电池背场钝化技术_能源/化工_工程科技_专业资料。高效晶体硅太阳能电池 作者:S.W. Glunz,Fraunhofer Institute of Solar Energy System 如今的晶体硅光伏组件的成本分布主要是材料成本,特别是硅片成本。

  高效晶体硅太阳能电池 作者:S.W. Glunz,Fraunhofer Institute of Solar Energy System 如今的晶体硅光伏组件的成本分布主要是材料成本,特别是硅片成本。因此,采用更薄的硅片以及增加电 池的转换效率引起了光伏业界的广泛兴趣。 表面钝化 电介质钝化与背表面场 所有转换效率大于 20%的电池结构都具有电介质层的钝化表面。然而,目前业界的晶体硅太阳能电池的表 面结构多采用的是丝网印刷和热场 Al 背表面场(Al-BSF)。它有两个主要的限制:由烧结工艺带来的硅片 弯曲;更低的电学和光学特性。特别是,Sback、背表面再复合速率是关键的参数,但是在文献中却有着 大量的数值。这使得衡量 Al-BSF 的潜力与电介质钝化变得很困难。 我们对不同的背表面结构并结合高效前表面结构进行了实验。这将有可能准确的确定表面的再复合速率、 Sback 以及内部反射率 Rback。 图 1 表示了不同背表面结构的内部量子效率,从低质量的欧姆 Al 接触开始一直到 PERL/LBSF 背表面。有 效的 Sback 和 Rback 已经从 IQE 和反射率测量中去除。 采用这些参数就有可能确定不同背表面结构对太阳能电池性能的影响(图 2)。电介质钝化甚至比高质量 的发射极和更薄的硅片带来的好处更多。 电介质层的钝化机理 良好的表面钝化有两种不同的机理:交界面状态 Dit 的降低;场效应钝化,即钝化层中一种载子类型与固 定电荷 Qf 结合时的显著降低。尽管这些机理或两种机理的结合会导致较低的表面再复合速率,Seff(Δn)曲 线显示了不同的特性(图 3)。热生长的 SiO2 层更容易获得交界面状态的降低,而对于 PECVD 沉积的薄 膜,如 SiNx,场效应钝化和中等程度的 Dit 降低则更为常见。SiO2 的 Dit=1010cm2eV-1,Qf=1010cm2。 而 SiNx 的 Dit=1011cm2eV-1,Qf=1011cm2。 沉积温度 形成电介质钝化层的一个关键问题是沉积温度。目前为止,最好的电池钝化是热生长的氧化层。热氧化物 在过去的几十年里,已经为 MOS 技术进行了大量的优化。因此,已经可以获得极低的界面状态密度和表 面再复合速率。 最终, 典型的热氧化物温度是 1050℃左右。 对于高质量的 FZ-Si 来说, 温度范围没有问题, 甚至增加了 Czochralski 法生长的氧化物的少子寿命,但对于铸锭多晶硅却是有害的。对于这样的材料, 少子寿命将会以因子为 10 的速度减少。因此,需要找到能够在更低的温度沉积钝化层的方法。热氧化物可 以在潮湿的氛围内在 850℃左右生长。潮湿的环境显著的增加了氧化速度,可以在合理的时间内获得典型 的厚度为 105nm 的氧化层。这种方法已被应用于多晶硅,并实际测得转换效率 20.3%。这些电池的平均效 率高于 18%,表明低质量的区域经过该种处理并没有情况恶化。另一种有意思的方法是在 850℃在干燥氛 围内沉积一层薄的氧化层。该较薄的氧化层上必须再沉积一层薄膜。 沉积 PECVD SiNx 是第二种最佳方案。最佳的沉积温度范围是 350° 400℃。实现了低于 10cm/s 的最佳 到 表面再复合速度。SiNx 的另一优势是它和氢结合在一起可以起到多晶硅钝化层的作用。取代 PECVD 的最 快的方案是溅射,采用该方案可以会的低于 30cm/s 的最佳表面再复合速度。 如果非晶硅被用作背面钝化层,那么最低的沉积温度范围是 200℃到 250℃。这种钝化结构已经成功的应 用在 HIT 上,并获得了 21%的转换效率。最近的研究结果表明,非晶硅也可以用于具有扩散发射极的标准 电池结构上,转换效率可以超过 20%。 预处理 另一个技术问题是制造节点值层之前的表面处理。洁净的表面对于氧化工艺非常重要,否则污染物会扩散 进入电池。对于沉积的钝化层来说,由于工艺温度较低,这个问题不是非常严重。然而,在先前的刻蚀步 骤后会留下一层浅的晶体损伤层,它将显著降低钝化层的质量。这个问题对于氧化表面来说不是非常明显, 因为在氧化过程中,上层的硅已被去除。 另一个课题是表面几何形状。与微电子相比,太阳能电池的表面更加粗糙,这是由于刻蚀或是湿法腐蚀制 绒工艺带来的各向异性的损伤。 评价粗糙的表面是否会导致较低的光学和电学性能是非常重要的。为此,我们准备了一系列具有不同表面 形貌的电池,材料均为 FZ-Si(图 4)。电池结构是:正面为任意金字塔结构,热氧化物厚度为 105nm, 120Ω/sq 的磷发射极;背面是 105nm 厚的热氧化物, 2μm 铝和 LFC 接触。 背表面被损伤刻蚀和光滑刻蚀的电池几乎表现出了相同的性能(表 2)。但是背表面制绒的电池的效率较 低,这是由于制绒表面特性较差而引起的电流的损失。图 5 是较差的长波长响应。 内部反射 紧接着钝化质量,下一个非常重要的研究室分析背表面钝化层的光学效应。传统的 Si/SiO2/Al 具有较高的 内部反射率,这是由于 SiO2 较低的反射系数(n=1.46)。正面的金字塔制绒导致了不透明的光学路径和背面 的全反射。因此对于太阳能电池背面的内部光学反射,可得到 95%到 89%的数值。但由于大多数沉积层都 具有较好的钝化特性,如富 Si 的 SiNx 就具有较高的反射系数,Rback 并不会很高。 图 6 是具有制绒正表面和不同钝化层背表面的太阳能电池的反射率测量结果。如果是具有较高的折射系数 (SiNx=2.9, SiCx3)富 Si 介质层,Rback 仍然比工业标准要好,但是低于厚热 SiO2 层。由于这些层通常 都具有较低的表面再复合速度,所以最好将它们直接沉积在硅表面。为了改善光学特性,需要再沉积一层 具有更低反射系数的介质层。事实上,如果在富 Si 的 SiNx 上沉积一层 PECVD SiO2 (n=1.46),将会观察 到极大的改善。同样的情况也在富 Si 的 SiCx 层(n≈2)上沉积富 C 的 SiC 上观察到(图 6)。15nm 厚的薄 热氧化层的光学性能也可以通过沉积一层低温 PECVD SiO2 得以改善。因此,“钝化”和“反射”两大任务可 以通过不同的层得以实现。 太阳能电池应用 尽管看似可以通过寿命和光学测量设计完美的层堆叠结构,但最终的决定仍然需要将这些方案应用于电池 上。 好的表面钝化质量只是必要条件而非充分条件。 尽管 SiNx 层在寿命测试硅片上表现出了最好的表面钝 化质量,甚至优于热氧化物,但没有一种能够获得经典热氧化物带来的转换效率。特别是短路电流明显更 低。这可能是由于背面接触点的 SiNx 层中的固定电荷引发的反型层的短路造成的。由于反型层是 SiNx 表 面钝化机理中关键的一部分,当应用于真实电池片上时,寿命测试硅片上 SiNx 层的质量会明显消失。目前 报导的采用 SiN 背表面钝化的最佳效率是 21.5%和 20.6%。在第一个案例中,采用了很敏感的等离子刻蚀 来打开 SiNx 层的接触孔,这样反型层就不会分路。在第二个案例中,硼 BSF 减少了反型层的分路。然而, 如果采用激光烧结或机械化切割,那么转换效率将不会超过 20%。 这个问题可以通过两种办法解决:(i) 采用 SiNx 层,它的钝化质量将更取决于界面状态的减少而不是场效 应钝化; 在 SiNx 层下沉积薄的热氧化层(10-15nm), (ii) 这层氧化物可以用 RTO 在相对较低的温度下(850℃) 快速生长。另外,这层薄氧化物也再正面的较轻扩散的发射极部分起到了正面钝化的作用。当采用了这样 的堆叠时,转换效率可以达到 20.5%。 另一种优良的钝化层是非晶硅。对于 HIT 电池结构,由于发射极是由非晶硅层组成的,因此很自然的选择 非晶硅作为背表面钝化层。这种钝化层也应用在标准电池上,得到的转换效率达到 21.7% (Voc=677mV)。 近来有研究表明,PECVD 沉积的 SiCx 层也展现了良好的钝化特性(S30cm/s)。我们是将 SiCx 层作为低 成本衬底上的硅薄膜的再结晶的扩散阻挡层,这是由于他的良好的热稳定性。PECVD 设备可以在沉积前 提供原位等离子清洗步骤,这就使优化工艺步骤成为可能。为了优化 SiCx 的表面钝化质量,采用了 1Ωcm p 型高寿命 FZ 硅片。 随后沉积 SiCx, 并未采用任何湿法化学工艺。 实现了 Δn 在 1×1014cm3 和 1×1015cm3 之间,表面再复合速率低于 5cm/s。成功研究了高钝化的 SiCx 层后,在具有高效正表面结构和背面钝化的 电池上采用了不同组成的堆叠。同样,在 PECVD 反应腔中进行了沉积和表面处理。采用 E-gun 蒸发的方 法沉积了 2μm 厚的 Al 层,并进行了接触部分的激光烧结。尽管在 E-gun 蒸发后和 LFC 形成后没有进行退 火,还是得到了大于 20%的转换效率(表 3)。 热稳定性 如果背面钝化介质层必须与标准的正面丝网印刷金属化相结合,一个关键的因素就是在工艺流程中沉积这 一层的位置(图 7)。在烧结步骤后在背表面沉积一层介质层(图 8 选择 1)要求表面条件足够好,包括 背面发射极的刻蚀和重度的清洗,因为在这一步硅片已经经过了几步比较“脏”的工艺步骤。因此,尽管介 质层在后面不会再经过任何高温步骤,但是获得较好的表面钝化仍然是一项困难的任务。 另一种方法是,在正面 SiN 沉积的同时在发射极扩散后沉积背面介质层(图 8 选择 2)。在背面介质层沉 积之前,背面发射极层仍然需要被刻蚀去除,并且介质层必须能够承受高温步骤,也就是随后的烧结步骤。 另一种方法是再发射极扩散之前沉积背表面介质层(选择 3)。在此时,硅片已经绝对干净,背面介质层 将遮盖住背面的发射极扩散,去除掉背面刻蚀步骤。如果制绒条件很好的得到控制,背面介质层也能够遮 盖住背表面制绒部分。这样的工艺步骤看来就完美了,但是钝化层必须能够承受后面两个高温步骤而不失 去钝化的能力。 因此,除了较好的电学和光学性能,良好的热稳定性对于钝化层来说也是至关重要的。 传统的具有良好热稳定性的钝化层选择方案是在 800℃到 1050℃之间热生长的 SiO2。这层薄膜在我们的 第一个试验中得以应用,将 LFC 技术转移到工业生产的工艺步骤。然而,由于工艺步骤的较高温度,在工 业环境中应用此工艺将比较苦难,尽管在对比温度下氧化并不会降低材料的质量。 接近当前工业实际的工艺是采用 PECVD 沉积 SiN。然而,这并不能达到与热氧化物相同的钝化效果,因 为 SiNx 层引发的反型层会带来有害的分路。 热稳定性也是一大问题, 尽管最近的研究表明中等程度的钝化 在烧结步骤之后能够保持。 研究表明在 105μm、具有 i-PERC 结构的薄 Cz-Si 上可以得到 17.3%的转换效率,这是基于烧结稳定的介 质层。Al-BSF 电池只有 15.1%的转换效率。这样的改善证明了背表面钝化介质层的极佳的性能,以及将其 应用于工业太阳能电池制造的可行性。如上所述,PECVD 非晶硅沉积的电池钝化层可以达到较好的转换 水平,但是这一层薄只能稳定在 400℃。 SiCx 在热处理过程中非常稳定。研究表面,在 730℃烧结步骤之后,钝化能力也没有减弱。为了证明 SiCx 的热稳定性, 我们在寿命测试样品上进行了很多实验。 在烧结步骤前后, 采用准稳态的光导电测试(QSSPC) 对 SiCx 钝化的 1Ωcm Fz-Si 硅片进行了寿命测试。烧结步骤是在标准带式炉中在峰值温度为 800℃时进行 的。(注意,选择 800℃比标准的烧结步骤低,因为非金属化的样品获得温度比金属化的电池高 50℃到 80℃)。 表 4 是几种具有代表性的薄膜的测量结果。沉积后的寿命与烧结稳定性并无关联。LS-66 层堆叠表现出了 较好但并非最好的钝化质量。基于这些发现,在 0.5Ωcm FZ-Si 太阳能电池上进行了第二个实验,该电池 具有氧化物钝化的 120Ω/sq 发射极和不同的 SiCx 背面钝化层。在这个例子中,测量的寿命可以被直接转 换成开路电压。同样的,这些结构是在 800℃烧结步骤的前后测量的。 表 5 的两种薄膜层在烧结步骤后依然有较好的背表面钝化性能。特别的是,B 薄膜层更佳,因为它能够获 得很高的开路电压 679mV。 在第三个试验中,更详细的评价了这些薄膜层的潜力。未制绒的太阳能电池烧结步骤后的电压可以达到 682mV。在这些样品的正反面上采用了金属接触,也测量了它们的电池特性(表 6)。得到的 674mV 开路 电压表明了 SiCx 层的较高的潜力。 金属化 由于丝网印刷技术的成熟性和较高的生产率,它已经成为今天工业化制造的太阳能电池金属化中常用的技 术。然而,网格线的较差的深宽比,较高的线电阻,下面发射极的较高的杂质浓度都是不尽如人意的特性。 这些特点驱使人们寻找可替代的金属化方案。第一个未采用丝网印刷作为正表面金属化的电池片由 BP Solar 制造(图 8)。 这里,接触层被埋在凹槽下,由激光加工,并展现了较强的磷扩散。接触结构是 Ni 与 Si 接触的多金属层。 表面的其余部分被扩散发射极所覆盖,它由 SiNx 钝化。由于发射极较低的色差损失和较好的电学性能,该 电池结构的总体性能很好。 两层金属化工艺, LGBG 工艺相信可与丝网印刷相媲美。 如 工艺的第一步, 在硅表面形成一条窄的金属线。 这个种子层需要有好的机械性能,以及与硅表面较好的电学接触。在随后的生长步骤,这条线由电镀工艺 加厚,以增加线传导率。采用这两层工艺,有可能在金属和工艺参数方面优化两个步骤,改善前表面金属 化的性能。 光致电镀 对于增厚的种子层,采用了光致电镀工艺。该工艺利用了电池的光伏效应,在电镀中只与全部金属化的背 表面接触(见图 9)。另外,该工艺与化学镀层相比具有更高的沉积速率。 该工艺应用于高效太阳能电池已超过十年,并得到了很高传导性能的前接触,高宽比为 1:2。如今,采用了 该工艺增加了丝网印刷的窄线 多晶硅电池上的转换效率显著的增加了 0.3 到 0.5%,并节省了丝网印刷中的银浆使用量。当然,光致电镀工艺的全部潜力必须在种子层具有更好的电学 和几个性能前提下才能获得。 移印法 由于可制造小于 50μm 的结构,移印法成为了丝网印刷的可替代技术。尽管可以印刷很窄的接触线条,印 刷的接触层的高度同时降低了,导致了线条传导性的降低。然而,与随后的光致电镀技术相结合,移印法 是形成种子层的好选择。为了进一步增加线条的分辨率,我们采用了热熔浆料,并获得了很有希望的结果。 为了采用热熔浆料,有必要改变移印法,即加热印刷图案。优化了工艺温度、印刷图案和其它工艺参数以 获得窄的和连续的线 Czochralski 硅上采用了该工艺,主要的步骤有: 1、化学制绒 2、发射极扩散 60Ω/sq+PSG 刻蚀 3、前表面 SiNx:H 溅射 4、背面 Al 丝网印刷 5、前栅条移印法 6、共烧结 7、边缘隔离 8、光致电镀 印刷线 是电池参数。实现的转换效率为 17.9%。采用传统的银浆丝网印刷方法获 得了类似的结果。 激光烧结/金属粉末熔融 第二层种子层技术包括将金属颗粒粉末沉积到电池表面上。金属粉末有扫描激光烧结或熔融以形成接触线)。剩余的金属粉末很容易的从表面去除,并留下激光烧结线条。尽管可以通过反复进行此工艺而 增加接触线条的高度,但我们只形成了较小的种子层,由光致银电镀方法使它增厚。 图 11 是光致电镀步骤后的激光烧结结构。 激光烧结形成的接触既细又薄, 导电性是由种子层上的电镀银产 生的。 小区域(1×1cm2)的最初电池结果显示,转换效率为 14.0%,尽管选择了重掺杂(18Ω/sq)的发射极。实现的 开路电压为 622mV。采用 SunsVoc 测量的伪 FF 为 78%。尽管该值低于最佳值,但表明采用激光工艺有 可能避免发射极和空间电荷区域的严重损伤。 Ni 的化学电镀 Ni 电镀被 BP Solar 的高效太阳能电池制造中的激光埋入接触工艺所采用。 在该工艺流程中, 需要在硅表面 形成凹槽,然后进行损伤刻蚀和磷的重掺杂扩散。采用一步工艺形成前表面结构非常合适。 这促使了采用激光烧蚀工艺去除标准电池前表面 SiNx 层的线条。SunsVoc 测量表明该工艺没有损伤下层 的硅, PN 结。 即 在无凹槽表面和中度掺杂发射极上优化了 Ni 电镀工艺。 12 是制绒的硅表面的 Ni 电镀。 图 在最初的实验中,我们采用了具有氧化物钝化的发射极和背表面结构的电池。由于氧化硅的不尽如人意的 吸收系数,不损伤下层的硅而烧蚀氧化物是不可能的。因此,在实验中使用了光掩膜来遮盖化学刻蚀步骤, 从而打开正面氧化物的栅条结构。18.9%的转换效率表明,电镀工艺的质量良好,尽管通过减少串联电阻 仍有改善的空间。 由于可以通过无损伤激光工艺来打开 SiNx 前表面栅条, 有理由相信即使没有重扩散凹槽, Ni 凹槽将会是形成种子层的较好的方案。 金属气雾喷射 在太阳能电池表面沉积种子层的一种方法是金属喷射。然而,标准的浆料无法使用,因为其较大的颗粒尺 寸(5-10μm),将会造成堵塞,这会成为喷射方法的一个严重问题。根据经验,喷嘴的尺寸至少要是颗粒的 六倍,因此浆料不能直接印刷。采用了金属气雾以及特殊设计的印刷头(见图 13)。在印刷头中,气雾被 包裹于环状的气流中,以避免气雾一开始就与尖头相接触。环状的气流对于实现印刷线条宽度小于尖头直 径非常重要。采用 200μm 直径的喷头可以获得 50μm 宽的线条。另外,印刷结果与喷头和衬底之间的距离 无关,使得该技术适用于不平整的衬底。 试验了大量的浆料和非颗粒墨水。尽管非颗粒墨水的印刷结果很好,电学(接触电阻和导电性)与机械(粘 合性)性能却不能令人满意。因此采用了改良的标准银浆,不管相对较大的颗粒尺寸,我们成功的获得了 50-60μm 的线条宽度。使用该工艺制造多晶硅电池的前栅条,并采用了以下步骤: 1、多晶硅制绒 2、发射极扩散(55Ω/sq)+PSG 刻蚀 3、PECVD SiNx 沉积 4、 Al-BSF 丝网印刷 5、气雾印刷 (改良的银浆) 6、烧结 7、边缘隔离 8、光致电镀 电镀后获得了两种宽度:160μm 和 70μm。表 8 是测得的太阳能电池的结果。160μm 宽的电池有较高的填 充系数,说明接触结构很好。尽管色差损失没有减少,转换效率与丝网印刷参考值类似。70μm 宽的电池 有小得多的色差损失,因此电流增加,转换效率显著增加到 16.4%。填充因数令人满意。 在 12.5cm×12.5cm、3 到 6Ω cm、硼掺杂的 Cz-Si 的硅片上进行了另一批次的实验。这些电池的制绒表面 为溅射 SiNx 抗反射层覆盖,发射极为 45Ω/sq。在传统的丝网印刷和背面干燥后,正面采用了金属气雾喷 射法进行印刷。在单片式烧结炉中快速烧结后,正面接触经过光致电镀法增厚,并采用激光划线将边缘隔 离。与多晶硅电池相同的浆料中另外增加了磷。这是为了形成在接触下直接形成更高的发射极掺杂,从而 实现更好的粘合性和较低的接触电阻。 与最佳转换效率 17.2%相比,获得了高达 17.8%的转换效率(表 9)。再次表明金属气雾喷射印刷的电池 效率相比传统丝网印刷电池有显著的提高。 综合特性 当然,如果材料质量较差,即使最好的电池结构也无法获得较高的转换效率。因此,研究电性活跃的缺陷 对于光伏材料将非常重要。特别对于多晶硅来说,理解热处理、除气和氢气钝化非常重要,这是为了增加 载子扩散长度。这些测量对于在多晶硅衬底的小区域(1cm2 上为 20.3%)和大区域(137.7cm2 上为 18.1%) 上获得较高的转换效率来说极其重要。 随着光伏所用的硅片越来越薄,材料问题愈发不重要。因此,扩散长度与厚度的比例随着厚度的减少而增 加。高质量的表面结构可以保证随着电池厚度的减少而性能不变。比如说,厚度为 99μm 的多晶硅硅片上 采用全表面钝化获得的转换效率记录为 20.3%,而 218μm 厚的硅片上获得效率为 19.9%。采用高效电池 结构,在小于 50μm 厚度的硅片上获得了超过 20%的转换效率。 大多数多晶硅电池制造商采用硼掺杂的 Czochralski 硅作为起始材料。这种材料显示了由于光照和杂质注 入而导致的少子寿命的降低。亚稳态的缺陷显然是由于硼和氧的存在。有三种方法减少这种损失:(i) 采用 更薄的硅片来改善扩散长度和硅片厚度的比例; (ii) 降低硼掺杂浓度以减少光致衰减;(iii) 采用再生工艺。 事实上,镓掺杂的 CZ 硅片没有衰减。这种材料的唯一问题是由于镓的较低的偏析系数导致硅锭中的掺杂 浓度有较大波动。然而,合适的电池结构显示了较宽的掺杂范围内的良好结果。氧浓度显著降低至 1ppma 以下会带来 Magnetic Czochralski (MCz)硅的较好的光致衰减的抑制。另一种氧含量可以忽略不计的材料 PV-FZ,在几年前被引入了大规模的光伏制造中。这种材料具有高且稳定的 p 型和 n 型掺杂的载子寿命, 但目前如何获得这种材料还不是非常明确。 N 型 Czochralski 生长的材料在氧浓度很高的条件下仍没有载子衰减。 同样对于多晶硅, 测量得到了极佳的 少子寿命。这是由于,对于大多数相关的缺陷来说,电子与空穴的俘获截面的比例远远大于一个单位。因 此,与 P 型硅相比,相同缺陷浓度的少子寿命大于 N 型材料。N 型材料的唯一缺点是它与传统的电池结构 无法相容。因此它主要用于先进的电池中。 电池结构 为了实现高转换效率,只优化电池的一个方面是不够的。接下来将讨论几个高效电池结构。SunPower 的 A-300(图 14)是简化版的点接触电池。 这种转换效率为 20%的电池的主要特点是正面没有任何的金属接触。这是因为电极被作为相互交叉的栅线 置于背面。因此,几乎所有的载子都必须从正面扩散,这样它们就能够在背面搜集 PN 结。因此体扩散长 度必须足够长,并且正面的再复合速率必须很低。尽管背接触对于效率的改善很有吸引力,但是仍然需要 有较好的材料和工艺。特别是背表面结构,即 P 型和 N 型扩散区域或 P 型和 N 型电极的分隔。 与 A300 相比,Sanyo 的 HIT 电池是 N 型衬底上的 P+发射极,它并非基于硼扩散,而是由 P 掺杂的 a-Si 层沉积形成(图 15)。同样的,背面也是有一层 a-Si 钝化层,是为了获得 N 型多晶硅的潜力。这种结构 上可以获得超过 20%的转换效率。 另一种利用了良好的表面钝化的电池是银电池 (图 16)从 1-2mm 厚的多晶硅硅片上取下很薄的(50-60 μm) 。 硅条。这些条状物经过很多高效特性的工工艺处理,但仍在边缘处得到硅片的支撑。工艺结束后,它们被 分离开然后安装在组件上。由于这些电池;良好的表面钝化,效率有可能超过 19%。 低质量材料上的背表面接触电池不能像 A300 一样采用背面结电池结构。需要在正面采用集电发射极结构, 使得电池对于短的扩散长度不敏感。发射极必须与背电极相连接。有两种方法可以实现这一目的。一个是 通过将正面 finger 与背面 bus bar 在 MWT(metal-wrap-through)中连接起来(图 17),或是通过 EWT (emitter-wrap-through)结构中的发射极扩散孔(图 18)。 MWT 结构的一大优势是它可以相对容易的应用在现在的电池生产线上。 与标准电池相比, 它再电池设计上 的唯一区别是 bus bar 转移到了电池背面。由于金属栅线的横向传导性,只需要较少的 via。 在 EWT 电池中,完整的金属结构是位于电池背面。由于正面发射极横向导电性的局限,需要更多的 via。 EWT 电池结构可以实现 21.4%的转换效率。 结论 高效太阳能电池结构可以从两方面帮助降低光伏发电成本:(i) 提升转换效率;(ii) 采用更薄的硅片实现同 等程度甚至更好的转换效率。但是为了将高效电池应用于大规模生产,有几个设计和技术上的局限需要注 意。本文着重讨论了四个方面,即表面钝化、金属接触、材料质量和电池结构。

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