Analyse von Faktoren, die die Umwandlungseffizienz von Siliziumsolarzellen beeinflussen

Der Mechanismus des Verlusts der Umwandlungseffizienz von kristallinen Siliziumsolarzellen

Die Umwandlungseffizienz von Solarzellen wird durch Lichtabsorption, Trägertransport und Trägersammlung begrenzt. Für monokristalline Siliziumsolarzellen beträgt der theoretische maximale Umwandlungswirkungsgrad 28%, da die überschüssige Energie der oberen Bandlücke auf das Photon der unteren Bandlücke übertragen wird. Nur durch die Minimierung von Verlusten können Solarzellen entwickelt werden, die effizient genug sind.

Die Gründe, die die Umwandlungseffizienz von kristallinen Siliziumsolarzellen beeinflussen, sind hauptsächlich auf zwei Aspekte zurückzuführen:

(1) Optischer Verlust, einschließlich Verlust der Reflexion an der Vorderseite der Batterie, Verlust des Schattens auf dem Kontaktgitter und Verlust der Nichtabsorption im langen Band.

(2) Elektrischer Verlust, einschließlich Verlust von Photostromverbundwerkstoffen auf Halbleiteroberflächen und in vivo, Kontaktwiderstand von Halbleitern und Metallgittern und Kontaktwiderstand von Metallen und Halbleitern. Das wichtigste davon ist die Reduzierung des Verbunds von Fototrägern, was sich direkt auf die Leerlaufspannung von Solarzellen auswirkt. Der Verbund von Fototrägern beruht hauptsächlich auf der Einführung einer großen Anzahl von Verbundzentren auf der Vorderseite einer hochkonzentrierten Diffusionsschicht. Wenn außerdem die Diffusionslänge des Minoritätsträgers gleich oder größer als die Dicke des Siliziumwafers ist, ist auch die Auswirkung der Verbundgeschwindigkeit der Rückseite auf die Eigenschaften der Solarzelle offensichtlich.

Verfahren zur Verbesserung der Umwandlungseffizienz von kristallinen Siliziumsolarzellen

(1) Lichtfallenstruktur. Im Allgemeinen verwenden hocheffiziente monokristalline Siliziumzellen chemische Korrosion, um Samttechnologie herzustellen, und das Reflexionsvermögen der Samtoberfläche kann weniger als 10% erreichen. Derzeit ist die fortschrittlichere Technologie zur Herstellung von Kaschmir die reaktive Plasmaätztechnologie (RIE). Der Vorteil dieser Technologie ist, dass sie nichts mit der Kristallrichtung von kristallinem Silizium zu tun hat. Es ist für dünnere Siliziumwafer geeignet und verwendet normalerweise während des Ätzens SF6 / O2-Mischgas. Die freien F-Radikale ätzen Silizium chemisch unter Bildung von flüchtigem SiF4, und die freien O-Radikale bilden SixOyFz, um die Seitenwände zu passivieren und eine Samtstruktur zu bilden. Gegenwärtig kann die von der koreanischen Firma Zhouxing verwendete Ausrüstung ein Samtreflexionsvermögen von weniger als 2% bis 20% erzeugen.

(2) Reduzierter Reflektorfilm. Sein Grundprinzip ist eine Membran auf der Oberfläche des Mediums und der Batterie mit einem bestimmten Brechungsindex, die die Interferenz zwischen den verschiedenen Reflexionsniveaus, die durch das einfallende Licht erzeugt werden, vollständig ausgleichen kann. Monokristalline Siliziumzellen können im Allgemeinen TiO2-, SiO2-, SnO2-, ZnS-, MgF2-Monoschicht- oder doppelschichtige reduzierte Reflektormembranen verwenden. Das Reflexionsvermögen kann nach dem Abdämpfen des reflektierenden Films auf der Oberfläche der Samtoberfläche auf etwa 2% verringert werden.

(3) Passivierungsschicht: Der Passivierungsprozess kann die Zusammensetzung von Fototrägern in bestimmten Bereichen wirksam reduzieren. Im Allgemeinen können hocheffiziente Solarbatterien durch thermische Sauerstoffpassivierung, atomare Wasserstoffpassivierung oder Oberflächendiffusion von Phosphor, Bor und Aluminium passiviert werden. Thermooxygen-Passivierung ist die Bildung von Siliziumoxidfilmen auf der Vorder- und Rückseite der Batterie, die wirksam verhindern können, dass sich der Träger auf der Oberfläche zusammensetzt. Die atomare Wasserstoffpassivierung ist auf die große Anzahl von Suspensionsbindungen auf der Oberfläche von Silizium zurückzuführen. Diese Suspensionsbindungen sind die wirksamen Verbundzentren von Trägern, und atomarer Wasserstoff kann Suspensionsbindungen neutralisieren und so den Verbund schwächen.

(4) Hinzugefügtes Rückfeld: Fügen Sie beispielsweise in einer P-Batterie eine P + -dichte Dotierungsschicht auf der Rückseite hinzu, um eine P + / P-Struktur zu bilden. An der Schnittstelle von P + / P befindet sich eine eingebaute elektrische Ein Feld, das von der P-Region zu P + zeigt, wird erzeugt. Aufgrund der Ansammlung von Fototrägern, die vom eingebauten Stromstandort getrennt sind, wird eine photogene Spannung mit einem positiven P + -Ende und einem negativen P-Ende gebildet. Diese photogene Spannung ist dieselbe wie die photogene Spannung an beiden Enden des PN-Übergangs der Batteriestruktur selbst. Die Leerlaufspannung Voc wurde erhöht. Gleichzeitig wird aufgrund des Vorhandenseins des elektrischen Rückfeldes der Photostromträger beschleunigt. Dies kann auch als Erhöhung der effektiven Diffusionslänge des Trägers angesehen werden, wodurch die Sammelwahrscheinlichkeit dieses Teils der Minderheit erhöht wird, und der Kurzschlussstrom Jsc wird ebenfalls verbessert.

(5) Verbesserung der Substratmaterialien: Auswahl hochwertiger Siliziummaterialien wie N-Silizium mit langer Trägerlebensdauer, geringer Borsauerstoffreaktion nach Knotenherstellung, guter Leitfähigkeit, geringem Sättigungsstrom.

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