為了進(jìn)一步降低多晶硅太陽(yáng)電池的成本,研究了硅片厚度對(duì)多晶硅太陽(yáng)電池的短路電流密度、開(kāi)路電壓和效率的影響??梢钥闯觯诒WC多晶硅太陽(yáng)電池性能不變或者提高的前提下,硅片厚度可以減小到200um,如果繼續(xù)減小厚度,電池的性能將會(huì)下降。
1、提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低成本是太陽(yáng)電池研究的主要方向,薄膜太陽(yáng)電池能夠大幅度降低材料的用量,是降低太陽(yáng)電池成本最有效的手段。多晶硅太陽(yáng)能電池在世界太陽(yáng)能電池市場(chǎng)中占一半左右的份額。所以,在保證太陽(yáng)電池性能不變甚至提高的前提下,減少多晶硅太陽(yáng)電池硅片厚度對(duì)降低光伏能源的成本具有重要意義。
2、硅片厚度對(duì)短路電流Jsc的影響
當(dāng)使用更薄的多晶硅片時(shí),要面臨的一個(gè)問(wèn)題是表面的復(fù)合與基區(qū)的材料質(zhì)量。已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)證實(shí),在使用SiNx作為前表面鈍化層和Al作為背面場(chǎng)(BSF)時(shí),當(dāng)多晶硅片厚度大于200um,Jsc與硅片厚度是相互獨(dú)立的關(guān)系,只有硅片厚度小于200um,Jsc才隨著厚度的減少而減少。BSF能阻礙光生少子向背表面運(yùn)動(dòng),降低背表面復(fù)合,有利于p/n結(jié)對(duì)載流子的收集。厚度低時(shí),基體對(duì)入射光的吸收減少,此時(shí)BSF對(duì)太陽(yáng)電池的短路電流密度的影響就更明顯。SiNx作為前表面鈍化層可以降低表面復(fù)合并且提高基區(qū)材料的質(zhì)量。但是,當(dāng)硅片厚度很低時(shí),很低低能量光子將穿過(guò)硅片而不能被吸收,Jsc會(huì)出現(xiàn)降低的趨勢(shì)。
3、硅片厚度對(duì)開(kāi)路電壓Voc的影響
在多晶硅太陽(yáng)電池的背面使用AL-BSF時(shí),如果硅片厚度大于200um,開(kāi)路電壓Voc與硅片厚度就是獨(dú)立的關(guān)系。一個(gè)硅太陽(yáng)電池的飽和電流Jo取決于有效的復(fù)合速度。
4、硅片厚度效率的影響
在硅片厚度大于200um時(shí),使用AL-BSF的多晶硅太陽(yáng)電池的效率是與硅片厚度相互獨(dú)立的。對(duì)于厚度小于200um的硅片,高基區(qū)質(zhì)量的太陽(yáng)電池效率會(huì)隨著厚度減小而減少,對(duì)于低基區(qū)質(zhì)量的太陽(yáng)電池,效率仍然是常數(shù)。
5、結(jié)論
在標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)出來(lái)?xiàng)l步驟下,200um的硅片厚度是多晶硅太陽(yáng)電池性能減少的起始點(diǎn)。當(dāng)多晶硅片厚度小于200um時(shí),多晶硅太陽(yáng)電池的主要電學(xué)參數(shù)開(kāi)始減少。在降低硅片厚度以減少光伏成本時(shí),要使用有效的表面鈍化方法來(lái)減少表面復(fù)合與提高基區(qū)質(zhì)量。
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