發布日期：2022-04-17 點擊率：27
太陽能光伏發電是新能源的重要組成部分，近年來在國內外受到了高度重視并迅速發展。光伏發電的核心技術———晶體硅電池技術也在取得持續進步。鈍化發射極及背局域接觸電池（PERC）最早是由新南威爾士大學研發的，由于對電池進行了雙面鈍化，背面電極采用局域接觸的形式，有效地降低了表面復合，減少了電池的翹曲斷裂。另外，對電池背面進行了拋光處理，提高了對長波的吸收。PERC電池制作流程如圖1所示。
目前，國內晶體硅電池的硅片原始厚度為180~190μm，硅料消耗成本大幅降低，極大地促進了光伏產業的迅速發展。采用金剛線切割技術可以切割出厚度為100μm的硅片，將超薄電池的工藝技術又推進了一步。JanHendrik Petermann采用蒸鍍的方法已制備出厚度為43μm、效率達19.1%的高效PERC電池。硅片減薄，會影響太陽電池的機械性能和吸光性能，而且必須對常規電池生產線進行改進，以適合批量投產。本文對不同厚度PERC電池的效率進行了模擬，并對常規電池生產工藝進行改進，制作出厚度分別為110，130，150，170μm的PERC電池。
1、不同厚度電池的效率模擬
PC1D是一款用于模擬晶體硅太陽電池的軟件，它通過求解太陽電池中電子和空穴在準一維傳輸時所滿足的半導體基本方程進行器件模擬。PC1D對計算機軟、硬件要求較低，操作簡單，可以輸出載流子濃度、電流密度、I-U特性、量子效率和反射率曲線等多種物理量關系圖。新版的PC1D完善了材料物理模型和特性等參數，對晶體硅電池模擬具有很高的準確性和可靠性。反射模型如圖2所示。
在模擬中，硅的體電阻率設為3Ω·cm；背面場反射率為92%，即I4/I3=92%；前表面反射率平均值為7%，即I2/I1=7%；前表面二次反射率為90%，即I6/I5=90%。反射率、擴散方阻以及硅材料本身的參數設定后，改變特定厚度下的表面復合速率，即可得到同一厚度下不同復合速率的硅片模擬效率。
改變特定復合速率下的硅片厚度，即可得到同一復合速率下不同厚度的硅片模擬效率。JSchmidt通過ALD沉積Al2O3鈍化膜，將表面復合速率降低至20cm/s。硅片拋光后，結合高效的鈍化膜可以將表面復合降低至10cm/s以下。模擬中將背表面復合速率設置為10cm/s和100cm/s，忽略背面開膜部分的復合，得到不同厚度的PERC電池在不同復合速率下的模擬效率（圖3）。
從圖3中可以看到，只有當表面復合速率處于很低水平時，電池的效率才會超過21%。當電池的厚度超過110μm時，效率的提升幅度明顯降低。
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