硅基太阳能电池陷光材料及陷光结构的研究.pdf

摘要表面减反一般只采用挑减反膜的方法。多晶硅绒面电池实验室效率虽已达到料的覆盖面积对入射光总能量的损失;③由于电池厚度过薄而造成的透射损失。池吸收层,进行二次吸收;③尽量减少进光面栅线电极覆盖的面积,,而要降低组件成本首先要降低材料成本,特别是晶硅材料成本。即一是提高光电转换效率,二是薄膜化虮〔慊薄片化L裟艿绯睾穸燃跣∈保捎谕干涔庖鸬乃鹗孀藕穸鹊募跣《龃螅对于间接禁带材料硅来说,这种损失比直接禁带材料的大。电池中光损失主要来源于以下三方面:①表面反射的损失;②进光面电极材针对光损失引入的陷光结构包括:①电池进光面减反,一般常采用蒸镀减反膜或表面织构;②光线射入电池体内后,增加光在吸收层的路径。例如,使吸收层的折射率大于其上下层织构材料以及加强背反射,使没有吸收的光再次返回电光生电流最大限度的输出。计算表明:由于长波光子的低吸收率,材料薄至蟤时,电池的光电流密度随着减小。从光程计算出发来设计高收集效率的陷光结构,可使这种减小得以补偿。目前国际上晶体硅太阳能电池厚度一般在蟤以上,陷光措施主要采取蒸镀减反膜或在表面制备绒面,单从减反效果上,绒面优于减反膜,因此,晶体硅电池中采用绒面技术是提高电池效率的措施之一。①单晶硅绒面电池的表面常采用碱腐蚀方法在表面构造金字塔结构:②多晶硅电池目前国际上大规模生产时,电池控制多晶硅绒面微结构的均匀性、稳定性和界面接触。硅基薄膜太阳能电池在陷光上仅采用表面减反是不够的,常采用的陷光结构足:织构透明电极及背表面增反膜等。因此对透明电极材料的研究是很必要的。目前绒面透明导电玻璃已产业化,但以此为衬底通过票浮癱::膜时,在氢等离子体中膜不稳定,易被还原变黑。而ぴ谇獾壤胱犹逯具有较好的稳定性,且渗杂∧さ男阅芤芽梢杂痮和薄膜相比。冈此,在Ⅳ簊篐薄膜太阳能电池中,采用篈ぷ魑M该鞯缂ú牧弦殉晌G魇啤郑州人学博,貉宦畚
⒈∧の⒕Ч耻::太阳能电池陷光结构及透明电极材料及其织构化的研究爸饕J俏榷▃:膜仗跫饩龃竺婊瘸赡艺,制备性能优良的绒面篈ぁ针对以上问题,本论文从两方面研究了硅基太阳能电池的陷光材料与陷光结构:⒕骞杼裟艿绯乇砻孀莨辜跋莨庑Ч难芯包括多晶硅绒面电池的制作晶体硅太阳能电池包括单晶硅和多晶硅。对于单晶硅绒面用碱液腐蚀就可以得到理想的绒面结构,从而降低了其表面光的反射,提高了电池效率;多晶硅电池的出现主要是为了降低成本,其材料制作成本低于材料。多晶硅太阳电池由于多晶硅晶粒取向的多样性,不能用传统的单晶硅绒面制备技术。多晶硅各个晶粒的晶向不一样,使用碱腐蚀,仅能在∞∠虻木ЯI系玫胶玫慕鹱塔表面,不能在其它取向的晶粒上得到很好的金字塔形貌。许多研究者在多晶硅的表面织构化方面做了很多探索,其中酸腐蚀技术最有可能应用于大面积多晶硅太阳电池的工业化生产。酸腐蚀技术的优点是工艺简单,不需要特定的反应装置,成本低,适于工业生产。酸腐蚀技术存在的阔题是:稳定腐蚀条件;进行大面积制作;将多晶硅绒面应用于电池。本论文主要解决了以下问题:韭畚牟捎盟峄Ц捶ǎ匀廾娴母匆撼煞莅锤逪虷偷虷分别进行实验,找到了一个可以制作出良好绒面的腐蚀液配比范围;诖罅渴笛榈幕∩希芯苛巳廾嫖⒔峁剐纬苫恚状翁岢龆嗑Ч枞廾婢匀形貌形成的机制及控制反应的关键点:呕廾娓刺跫票复竺婊廾妫瓷渎饰.%;剿鞲萌廾嬗τ糜诙嗑Ч杼裟艿绯氐墓ひ章废呒按硖跫T诘绯刂票柑件较差的实验条件下,制各了尚未优化的多晶硅绒面电池炊刍⑽薇车绯,效率已达到ァ4锏侥壳肮诒ǖ赖亩嗑Ч枞廾娴绯匦仕剑诔⑹粤硕嘀址椒ǖ幕∩希状翁岢觫俣嗑Ч枞廾娴绯氐睦┥⒐ひ罩械墓键问题及改进方法;②电极烧结条件与绒面微结构的关系。在微晶硅薄膜结构太阳能电池的制作中,光生电子和空穴主要在悴因此要求懵榫×慷嗟奈杖肷涞奶艄獠趴梢缘玫礁嗟墓馍亓髯印O匀增加光在阃ü穆肪犊梢栽黾尤肷涔獾睦寐省5绻鹖层太厚,微晶硅薄膜电池的成本会增加,因此又希望尽可能地减小愕暮穸纫越档统粱奔浜统郑州人学博貉宦畚
本研究踟呼该鞯嫉绫∧さ闹票覆捎弥绷鞔趴亟ι涞姆椒ǎG蟀惺墙关键词:表面织构,透明导电薄膜,陷光结构,扩散工艺,背反射。实验和理论均已证明,在电池中引入陷光结构可以有效地减小吸收层的厚度进而减少了沉积时间。在峁沟绯刂校莨饨峁故橇:锨暗缂玊的表面簘对于提高电池的转换效率起着十分重要的作用。它要求具有极低的光、电损失、高透过率和低电导率以及在氢等离子体轰击下保持较好的稳定性:同时由于微晶硅的光吸收系数比较低,硅基薄膜太阳能电池需要利用さ南莨庑вΓ丛玻璃衬底上制备满足光散射特性的绒面透明导电膜以增大电池的短路电流和入射光在电池中的光程。因此将前电极鞒赏拱疾黄降娜廾娼峁故谷肷涔庠诮面不断发生漫散射或发生多次反射,这样光通过电池愕挠行肪对黾恿恕4而