列數(shù)各類高效晶硅太陽(yáng)能電池

（5）我國(guó)單晶硅高效電池

天津電源研究所在國(guó)家科委“八五”計(jì)劃支持下開展高效電池研究，其電池結(jié)構(gòu)類似UNSw的V型槽PEsC電池，電池效率達(dá)到20.4％。北京市太陽(yáng)能研究所“九五”期間在北京市政府支持下開展了高效電池研究，電池前面有倒金字塔織構(gòu)化結(jié)構(gòu)，2cmX2cm電池效率達(dá)到了19.8％，大面（5cmX5cm）激光刻槽埋柵電池效率達(dá)到了18.6％。

多晶硅高效電池

多晶硅太陽(yáng)電池的出現(xiàn)主要是為了降低成本，其優(yōu)點(diǎn)是能直接制備出適于規(guī)?；a(chǎn)的大尺寸方型硅錠，設(shè)備比較簡(jiǎn)單，制造過程簡(jiǎn)單、省電、節(jié)約硅材料，對(duì)材質(zhì)要求也較低。晶界及雜質(zhì)影響可通過電池工藝改善；由于材質(zhì)和晶界影響，電池效率較低。電池工藝主要采用吸雜、鈍化、背場(chǎng)等技術(shù)。

近年來吸雜工藝再度受到重視，包括三氯氧磷吸雜及鋁吸雜工藝。吸雜工藝也在微電子器件工藝中得到應(yīng)用，可見其對(duì)純度達(dá)到一定水平的單晶硅硅片也有作用，但其所用的條件未必適用于太陽(yáng)電池，因而要研究適合太陽(yáng)電池專用的吸雜工藝。研究證明，在多晶硅太陽(yáng)電池上，不同材料的吸雜作用是不同的，特別是對(duì)碳含量高的材料就顯不出磷吸雜的作用。有學(xué)者提出了磷吸雜模型，即吸雜的速率受控干兩個(gè)步驟：①金屬雜質(zhì)的釋放／擴(kuò)散決定了吸雜溫度的下限；②分凝模型控制了吸雜的最佳溫度。另有學(xué)者提出，在磷擴(kuò)散時(shí)硅的自間隙電流的產(chǎn)生是吸雜機(jī)制的基本因素。

常規(guī)鋁吸雜工藝是在電池的背面蒸鍍鋁膜后經(jīng)過燒結(jié)形成，也可同時(shí)形成電池的背場(chǎng)。近幾年在吸雜上的工作證明，它對(duì)高效單晶硅太陽(yáng)電池及多晶硅太陽(yáng)電池都會(huì)產(chǎn)生一定的作用。鈍化是提高多晶硅質(zhì)量的有效方法。一種方法是采用氫鈍化，鈍化硅體內(nèi)的懸掛鍵等缺陷。在晶體生長(zhǎng)中受應(yīng)力等影響造成缺陷越多的硅材料，氫鈍化的效果越好。氫鈍化可采用離子注入或等離子體處理。在多晶硅太陽(yáng)電池表面采用pECVD法鍍上一層氮化硅減反射膜，由于硅烷分解時(shí)產(chǎn)生氫離子，對(duì)多晶硅可產(chǎn)生氫鈍化的效果。

在高效太陽(yáng)電池上常采用表面氧鈍化的技術(shù)來提高太陽(yáng)電池的效率，近年來在光伏級(jí)的晶體硅材料上使用也有明顯的效果，尤其采用熱氧化法效果更明顯。使用PECVD法在更低的溫度下進(jìn)行表面氧化，近年來也被使用，具有一定的效果。

多晶硅太陽(yáng)電池的表面由于存在多種晶向，不如（100）晶向的單晶硅那樣能經(jīng)由腐蝕得到理想的絨面結(jié)、構(gòu)，因而對(duì)其表面進(jìn)行各種處理以達(dá)減反射的作用也為近期研究目標(biāo)，其中采用多刀砂輪進(jìn)行表面刻槽，對(duì)10cmX10cm面積硅片的工序時(shí)間可降到30秒，具有了一定的實(shí)用潛力。

多孔硅作為多晶硅太陽(yáng)電池的減反射膜具有實(shí)用意義，其減反射的作用已能與雙重減反射膜相比，所得多晶硅電池的效率也能達(dá)到13。4％。我國(guó)北京有色金屬研究總院及中科院感光化學(xué)研究所共同研制的在絲網(wǎng)印刷的多晶硅太陽(yáng)電池上使用多孔硅也已達(dá)到接近實(shí)用的結(jié)果。

由于多晶硅材料制作成本低于單晶硅cZ材料，因此多晶硅組件比單晶硅組件具有更大的降低成本的潛力，因而提高多晶硅電池效率的研究工作也受到普遍重視。近10年來多晶硅高效電池的發(fā)展很快，其中比較有代表性的工作是Geogia Tech電池，UNSW電池，Kysera電池等。

（1）Geogia Tech電池

Geogia工業(yè)大學(xué)光伏中心使用電阻率0.65 Ωcm、厚度280μm的HEM（熱交換法）多晶硅片制作電池，n+發(fā)射區(qū)的形成和磷吸雜結(jié)合，采用快速熱過程制備鋁背場(chǎng)，用lift一off法制備Ti／Pd／Ag前電極，并加雙層減反射膜。1cm2電池的效率AM1.5下達(dá)到18.6％。

（2）UNSw電池

uNsw光伏中心的高效多晶硅電池工藝基本上與PER1。電池類似，只是前表面織構(gòu)化不是倒金字塔，而是用光刻和腐蝕工藝制備的蜂窩結(jié)構(gòu)。多晶硅片由意大利的Eurosolare提供，lcm2電池的效率AMImiddot;5下，達(dá)到19.8％，這是目前水平最高的多晶硅電池的研究結(jié)果。該工藝打破了多晶硅電池不適合采用高溫過程的傳統(tǒng)觀念。（3）Kysera電池

日本ky0cera公司在多晶硅高效電池上采用體鈍化和表面鈍化技術(shù)，PECVD SiN膜既作為減反射膜，又作為體鈍化措施，表面織構(gòu)化采用反應(yīng)性粒子刻邊技術(shù)。背場(chǎng)則采用絲印鋁獎(jiǎng)燒結(jié)形成。電池前面柵線也采用絲印技術(shù)。15cmX15cm大面積多晶硅電池效率達(dá)17.1％。目前日本正計(jì)劃實(shí)現(xiàn)這種電池的產(chǎn)業(yè)化。

（4）我國(guó)多晶硅電池

北京有色金屬研究總院在多晶硅電池方面作了大量研究工作，目前10cmX10cm電池效率達(dá)到11．8％。北京市太陽(yáng)能研究所在“九五”期間開展了多晶硅電池研究，1cm2電池效率達(dá)到14·5％。我國(guó)中試生產(chǎn)的10cmX10cm多晶硅太陽(yáng)電池的效率為10一11％，最高效率為12％。