晶硅太阳电池效率提升方向及影响各电性能参数的因素

提高丝网印刷太阳电池效率的路径

Roadmap to Enhance the Efficiency of a Screen Printed Solar Cell

生产程序概况如下:

1．初始表面处理与绒面成型(Etching， Cleaning and Texturing Surfaces) ↓

2． 磷扩散制p/n结与参数测试(Phosphorus Diffusion and Test) ↓

3． 等离子周边刻蚀与表面腐蚀清洗(Plasma Etching and PSG Chemical Etching) ↓

4． 减反射膜淀积，钝化与正面电场(Si3N4 Anti-reflection - AR Coating) ↓

5． 丝网印刷电极和烧结背场（Screen Printing, Sintering and Back Surface Field）

↓

6．电池性能测试和分类(Measurement and Sorting)

从1970年代至2003年左右，规模化生产太阳能电池的效率最高14％。

低成本、高效率， 相互联系，高效率是关键，现在生产18％。

光－电能量转换效率η为：

PmaxImpVmpIscVocFF ????PinPinPin

在太阳能电池I-V 特性曲线上作出Rs 和 Rsh (ΔV/ΔI = Rs，ΔV/ΔI

= Rsh）的图示。作出最大功率点Pm及表示FF的方框图，写出用I,V表示FF和Pm的公式。

I Rsh=ΔV/ΔI Isc Im ΔV Pm ΔI Rs=ΔV/ΔI ΔV Vm Voc ΔI V FF?ImVm ； IscVocPm = ImVm = IscVocFF

图 p-n结的品质与FF、Rs 和Rsh的关系

1． 与能量转换效率η相关的参数(The Components of Efficiency)

（1）开路电压Voc(Open circuit voltage Voc)

Voc?nkTILln(?1) qIo

式中, Io是无光照时电池的反向饱和电流;q是电子电荷;k是玻尔兹曼常数;T是绝对温度;n是二极管理想因子. （2）短路电流密度Jsc(Short circuit current density Jsc)

短路电流Isc：理想状态下，应等于光生电流IL，即 Isc＝IL 。

(short circuit current, Isc, which ideally is equal to the

light generated current IL) （3）填充因子FF (Fill factor FF)

填充因子FF：FF?VmpImpVocIsc。

实际上是在有光照的I－V曲线内最大矩形面积的测量。 (Fill factor defined as the measure of squareness of the illuminated I-V curve or FF?

PmaxImpVmpIscVocFF结果，能量转换效率??。 ??PinPinPinVmpImpVocIsc)

(The energy conversion efficiency Eff.

??PmaxImpVmpIscVocFF) ??PinPinPin2．有那些参数影响开路电压Voc的呢？(What parameters affect Voc)

材料－光伏有源材料：电阻率ρ，少子寿命τ，其它杂质等

(Material－active material, ρτ…)。 表面发射极掺杂层(Emitter)； 背面电场（BSF）(Back surface field)；

漏电流－反向饱和电流 Io (Leakage currents – reverse saturation

current)；

理想因子 n (Ideality factor n)； 并联电阻 Rsh (Shunt resistance)；

钝化技术－电池材料的表面和内部的钝化(Passivation – surface

and inner)。

3．有那些参数影响短路电流Isc的呢？(What parameters affect the

short circuit currents) 绒面结构(Surface Texture); 正面减反射膜(AR coating)；

表面发射极掺杂层－高或低的磷浓度(Emitter – high or low

surface phosphorus concentration)； 减少遮光损失(Reduce shading loss)；