N型異質結背接觸(HBC)單晶硅太陽電池兼具異質結(HIT)和背接觸(IBC)兩種電池的優(yōu)點,可獲得高的開路電壓和大的短路電流,是未來N型高效太陽電池的發(fā)展方向之一。目前HBC太陽電池還未實現大規(guī)模的產業(yè)化,一方面電池復雜和嚴格的制造工藝有待提升,另一方面需要通過優(yōu)化電池結構來提高轉換效率。本文在介紹單晶硅太陽電池工作原理和異質結相關理論的基礎上,利用Silvaco-TCAD仿真軟件建立了HBC太陽電池的二維結構模型,在標準光照條件下對HBC電池的特性進行了仿真模擬。分析了N型單晶硅襯底參數、前表面和背表面的結構參數以及異質結界面態(tài)密度對HBC電池輸出性能的影響。主要結果如下:襯底摻雜濃度一定時,襯底厚度增加,光吸收量增加,電池短路電流增大,但載流子的復合增加,開路電壓下降,僅從電池轉換效率角度考慮,襯底厚度在120—160μm之間時轉換效率最高。襯底厚度一定時,摻雜濃度增加,串聯電阻減小,填充因子提高,摻雜濃度在3×1016cm-3左右時,電池轉換效率最高。前表面重摻雜的n+非晶硅與襯底之間可形成良好的場鈍化,但非晶硅摻雜濃度超過1X 1019cm-3時,由于強電場的作用導致襯底前表面的電子被吸引至非晶硅層復合,電池轉換效率下降,當摻雜濃度在4×1018-1×1019cm-3之間時電池轉換效率較高。由于前表面存在光吸收損失,n+非晶硅層應不超過5nm。當電池單元個數不變、總寬度一定且間隔區(qū)寬度固定時,發(fā)射極寬度增加,空穴的輸運距離變短,收集概率增大,短路電流增大,但背表面場寬度減小,電池的填充因子降低,當發(fā)射極寬度在700μm左右、背面場寬度在1OOμm左右時,電池轉換效率效率最高。另外,p型非晶硅摻雜濃度應大于1 × 1019cm-3,背表面n型非晶硅摻雜濃度應大于5 × 1019cm-3。異質結界面態(tài)密度是前表面載流子復合的因素之一,模擬結果表明前表面界面態(tài)密度應低于1×1012cm-2eV-1,背表面界面態(tài)密度應低于1×1011cm-2eV-1。在綜合分析了模擬結果的基礎上,總結了電池結構的取值參數,初步確定了電池結構的優(yōu)化參數,仿真結果表明短路電流密度為38.8mA/cm2、開路電壓為744.6mV、填充因子為84.8、轉換效率為24.5%。
【學位單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM914.4
【部分圖文】：

圖 1-3 PERC 太陽電池結構示意圖[6]Figure1-3 Structure diagram of PERC solar cell.化發(fā)射極及背面太陽電池）最早起源于т世 Martin Green 教授提出，并在 1989 年首次公驗室效率達到了 22.8%。在此結構的基礎т，進優(yōu)化，采用了氧化硅`對電池片進行背面鈍化了 24.9%[7]。2006 年，用于對 P 型 PERC 電池引起大家重視，使得 PERC 電池的產業(yè)化成為和設備的成熟，加т激光刻蝕技術的引入，術在設備和原材料等方面已經日漸成熟，但是C 電池仍存在光致衰減的問題[9]。主要體現為C 電池的光致衰減單晶太陽電池，單晶 PERC 電池的光致衰減問

圖 1-4 HIT 太陽電池結構圖[10]Figure1-4 Structure diagram of HIT solar cell.造工藝分析，HIT 電池具有以н特點：① 結構，HIT 電池由于結構對稱減少了電池制備過程中封裝成雙面組件，正反面均可吸收光照發(fā)電，HIT 電池的 p-n 結是由單晶硅和非晶硅薄膜構溫度（<200℃）。④ 開路電壓高。HIT 電池由于了 層較薄的本征非晶硅薄膜，使得異質結界面路電壓比常規(guī)電池高。⑤ 溫度特性好。HIT 電電池要好，其溫度特性也更好，改進后 HIT 電數的 半。紀 90 年代初開始研發(fā)非晶硅/單晶硅異質結太IT 太陽電池[12]。1997 年，с洋公司開始量產 H效率超過了17%。2003年，с洋將HIT 電池的量在保持電池效率穩(wěn)定的情況н，通過減小襯底

緒論BC 太陽電池觸（IBC）太陽電池最早是在 20 世紀 70 年代由 Schwartz 和 Lamme池的 p-n 結和金屬電極全部以叉指形狀置于電池背面，屬于背結背接構如圖 1-5 所示，該電池以 n 型單晶硅為襯底，正面沒有電極遮光，增加減反射層來提高電池對光的吸收。電池前后表面采用 SiO2鈍化復合損失。前表面用 n+硅形成 FSF，背面電極通過 SiO2層中的接觸。

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

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本文編號：2833762