Анализ факторов, влияющих на эффективность преобразования кремниевых солнечных элементов

Механизм потери эффективности преобразования кристаллических кремниевых солнечных элементов

Эффективность преобразования солнечных элементов ограничена поглощением света, переносом носителей и сбором носителей. Для монокристаллических кремниевых солнечных элементов теоретическая максимальная эффективность преобразования составляет 28%, поскольку избыточная энергия верхней запрещенной зоны передается фотону нижней запрещенной зоны. Только минимизируя потери, можно разработать достаточно эффективные солнечные элементы.

Причины, влияющие на эффективность преобразования солнечных элементов из кристаллического кремния, в основном связаны с двумя аспектами:

(1) Оптические потери, включая потерю отражения на передней поверхности батареи, потерю тени на контактной сетке и потерю непоглощения в длинном диапазоне.

(2) Электрические потери, которые включают потери композитов фототока на поверхности полупроводников и in vivo, контактное сопротивление полупроводников и металлических решеток, а также контактное сопротивление металлов и полупроводников. Наиболее важным из них является уменьшение состава фотоносителей, что напрямую влияет на напряжение холостого хода солнечных элементов. Создание композитных фотоносителей в основном связано с введением большого количества композитных центров на лицевую поверхность диффузионного слоя с высокой концентрацией. Кроме того, когда диффузионная длина неосновного носителя равна или больше толщины кремниевой пластины, влияние составной скорости задней поверхности на характеристики солнечного элемента также очевидно.

Способ повышения эффективности преобразования солнечных элементов из кристаллического кремния

(1) Структура световой ловушки. Как правило, в высокоэффективных монокристаллических кремниевых элементах используется химическая коррозия для изготовления бархата, а отражательная способность бархатной поверхности может достигать менее 10%. В настоящее время наиболее совершенной технологией производства кашемира является технология реактивного плазменного травления (RIE). Преимущество этой технологии в том, что она не имеет ничего общего с кристаллическим направлением кристаллического кремния. Он подходит для более тонких кремниевых пластин и обычно использует смесь газа SF6 / O2 во время травления. Свободные радикалы F химически травят кремний с образованием летучего SiF4, а свободные радикалы O образуют SixOyFz для пассивации боковых стенок с образованием бархатистой структуры. В настоящее время оборудование, используемое корейской компанией Zhouxing, может обеспечивать коэффициент отражения бархата от менее 2% до 20%.

(2) Уменьшенная отражающая пленка. Его основной принцип - это мембрана, расположенная на поверхности носителя и батареи с определенным показателем преломления, которая может полностью компенсировать интерференцию между различными уровнями отражения, создаваемыми падающим светом. В монокристаллических кремниевых элементах обычно могут использоваться однослойные или двухслойные мембраны с уменьшенным отражателем из TiO2, SiO2, SnO2, ZnS, MgF2. Отражательная способность может быть уменьшена примерно до 2% после отпаривания отражающей пленки на поверхности бархатной поверхности.

(3) Пассивирующий слой: процесс пассивации может эффективно уменьшить состав фотоносителей в определенных областях. Как правило, высокоэффективные солнечные батареи можно пассивировать путем термической кислородной пассивации, атомарной пассивации водородом или поверхностной диффузии фосфора, бора и алюминия. Термо-кислородная пассивация - это образование пленок оксида кремния на передней и задней части батареи, которые могут эффективно предотвратить образование компаундов носителя на поверхности. Пассивирование атомарным водородом происходит из-за большого количества подвесных связей на поверхности кремния. Эти подвесные связи являются эффективными композитными центрами носителей, а атомарный водород может нейтрализовать подвесные связи, таким образом ослабляя композит.

(4) Добавленное заднее поле: например, в батарее P-типа добавьте плотный легирующий слой P + на заднюю часть, чтобы сформировать структуру P + / P, на границе раздела P + / P, встроенный электрический генерируется поле, указывающее из области P на P +. Из-за скопления фотоносителей, отделенных от встроенного источника питания, формируется фотогенное напряжение с положительным концом P + и отрицательным концом P. Это фотогенное напряжение совпадает с фотогенным напряжением на обоих концах PN-перехода самой конструкции батареи. Напряжение холостого хода Voc было увеличено. В то же время из-за наличия заднего электрического поля носитель фототока ускоряется. Это также можно рассматривать как увеличение эффективной диффузионной длины носителя, тем самым увеличивая вероятность сбора этой части меньшинства, а также улучшается ток короткого замыкания Jsc.

(5) Улучшение материалов подложки: выбор высококачественных кремниевых материалов, таких как кремний N-типа с длительным сроком службы носителя, небольшая борокислородная реакция после подготовки узла, хорошая проводимость, низкий ток насыщения.

Страница содержит содержимое машинного перевода.