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晶体硅太阳能电池的大家族成员_晶体硅太阳能电池的结构图

根据晶体硅材料的掺杂特性,晶体硅电池可分为p型晶体硅电池和n型晶体硅电池。p型晶体硅电池采用硅中掺硼作基体材料,是空穴导电型太阳能电池。p型晶体硅电池产业化工艺成熟,是产业化生产中的主流产品,其中获得晶体硅电池高效记录的电池结构被命名为钝化发射极背部局域扩散(passivated emitter real local contact) 电池,简称PERL电池。n型晶体硅电池采用硅中掺磷作基体材料,是电子导电型太阳能电池。采用n型晶体硅电池由于对金属杂质敏感性低,更易在生产中获得高的转换效率,是产业化高效电池的主要研发方向。产业化中最高效的两种电池, 即背接触指交叉(interdigitated back contact,IBC)太阳能电池(简称IBC电池)和异质结(hetero- junction with intrinsic thin layer,HIT)太阳能电池(简称HIT电池),均采用n型硅片。

p型常规产业化电池:其结构如图1所示。电池表面具有高低起伏的绒面结构来增强电池对入射光的吸收,正面(受光面)同时沉积减反射涂层,在起到减反作用的同时也对正表面起到了钝化作用。减反层之外是电池正电极,正电极所用金属多为银,通过丝网印刷技术实现。电池背面为重掺的p+层充当背场。背场之外为背电极, 常用材料为铝。

图1p型常规产业化电池结构

PERL电池:其结构如图2所示。上表面为梳指状金属银电极,下层为双层减反膜, 另有薄二氧化硅(SiO2)层充当钝化层。扩散形成pn结与n型区,且局部(正面金属接触位置)n型重扩(形成n+层)、背面金属接触位置局部p型重扩(形成p+层)、背面厚二氧化硅(SiO2) 层为钝化层,背电极为金属铝(AL)电极。PERL电池获得晶体硅电池中最高转换效率25%。

图2 PERL电池结构

IBC电池:其结构如图3所示, 最大特点为pn结及正、负金属电极都在电池背面,前表面仅有减反射层和钝化层。具有的优势:由于将前电极放置于背面,减少了正面遮光,提高了电池效率;减少了组件制造成本,并且有更高的组件中电池排列密度;由于没有前电极,具有更好的视觉效果。“阳光动力2号”上应用的是晶体硅电池中的IBC电池。

图3 IBC电池结构

HIT电池:其结构如图4所示。从正面开始,依次为金属正电极栅线、透明导电氧化物膜(TCO)、p型非晶硅层、本征非晶硅层、n型单晶硅片、本征非晶硅层、n型非晶硅层、透明导电氧化物膜、金属电极。HIT电池结构对称,特点为:整个工艺过程没有超过300℃的高温,节电环保,结合了非晶硅与晶体硅的优点。

图4 HIT太阳能电池结构

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