列數(shù)各類高效晶硅太陽能電池

（5）我國單晶硅高效電池

天津電源研究所在國家科委“八五”計劃支持下開展高效電池研究，其電池結(jié)構類似UNSw的V型槽PEsC電池，電池效率達到20.4％。北京市太陽能研究所“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化結(jié)構，2cmX2cm電池效率達到了19.8％，大面（5cmX5cm）激光刻槽埋柵電池效率達到了18.6％。

多晶硅高效電池

多晶硅太陽電池的出現(xiàn)主要是為了降低成本，其優(yōu)點是能直接制備出適于規(guī)?；a(chǎn)的大尺寸方型硅錠，設備比較簡單，制造過程簡單、省電、節(jié)約硅材料，對材質(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、背場等技術。

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用，可見其對純度達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電池，因而要研究適合太陽電池專用的吸雜工藝。研究證明，在多晶硅太陽電池上，不同材料的吸雜作用是不同的，特別是對碳含量高的材料就顯不出磷吸雜的作用。有學者提出了磷吸雜模型，即吸雜的速率受控干兩個步驟：①金屬雜質(zhì)的釋放／擴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。另有學者提出，在磷擴散時硅的自間隙電流的產(chǎn)生是吸雜機制的基本因素。

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，也可同時形成電池的背場。近幾年在吸雜上的工作證明，它對高效單晶硅太陽電池及多晶硅太陽電池都會產(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。在晶體生長中受應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，由于硅烷分解時產(chǎn)生氫離子，對多晶硅可產(chǎn)生氫鈍化的效果。

在高效太陽電池上常采用表面氧鈍化的技術來提高太陽電池的效率，近年來在光伏級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行表面氧化，近年來也被使用，具有一定的效果。

多晶硅太陽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，因而對其表面進行各種處理以達減反射的作用也為近期研究目標，其中采用多刀砂輪進行表面刻槽，對10cmX10cm面積硅片的工序時間可降到30秒，具有了一定的實用潛力。

多孔硅作為多晶硅太陽電池的減反射膜具有實用意義，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到13。4％。我國北京有色金屬研究總院及中科院感光化學研究所共同研制的在絲網(wǎng)印刷的多晶硅太陽電池上使用多孔硅也已達到接近實用的結(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，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。多晶硅片由意大利的Eurosolare提供，lcm2電池的效率AMImiddot;5下，達到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，PECVD SiN膜既作為減反射膜，又作為體鈍化措施，表面織構化采用反應性粒子刻邊技術。背場則采用絲印鋁獎燒結(jié)形成。電池前面柵線也采用絲印技術。15cmX15cm大面積多晶硅電池效率達17.1％。目前日本正計劃實現(xiàn)這種電池的產(chǎn)業(yè)化。

（4）我國多晶硅電池

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電池效率達到11．8％。北京市太陽能研究所在“九五”期間開展了多晶硅電池研究，1cm2電池效率達到14·5％。我國中試生產(chǎn)的10cmX10cm多晶硅太陽電池的效率為10一11％，最高效率為12％。