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oe1(光电查) - 科学论文

17 条数据
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  • 效率为26.1%的POLO-IBC电池：电学与光学损耗机制的量化分析

    摘要： 我们展示了具有钝化POLO接触（正负极性两侧均采用）的叉指背接触（IBC）太阳能电池实验结果，其正负极间设有标称本征多晶硅区域。在1.3 Ω·cm和80 Ω·cm p型FZ硅片上分别实现26.1%和24.9%的效率，在2 Ω·cm n型Cz硅片上达到24.6%效率。表面钝化后电池初始测量的隐含效率潜力非常接近，分别为26.8%、26.8%和26.4%。我们将效率潜力与最终电流-电压测量结果的差异归因于退化、边缘效应以及串联/并联电阻损耗，并通过少子寿命测量进行量化。结合有限元模拟分析，确定标称本征多晶硅区域的表面复合速度范围为13-21 cm/s。采用相同方法分析发现：1.3 Ω·cm硅片前表面复合速度在制程中从2增至10 cm/s，80 Ω·cm硅片从0.5增至2.3 cm/s——这表明低掺杂体材料制备的电池对制程导致的表面钝化质量退化更为敏感。我们进一步通过两种方式确定电池理论极限：首先理想化复合过程（1.3 Ω·cm达28%，80 Ω·cm达28.2%），其次同时理想化光学性能（分别达29.4%和29.5%）。

    关键词： IBC太阳能电池、效率潜力、寿命监测、POLO结构、钝化接触

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）——基于准稳态光致发光技术研究金属功函数对钝化接触复合的影响

    摘要： 理解金属接触对钝化硅片内复合的影响对于优化各类光伏器件（如基于钝化接触的太阳能电池）至关重要。为研究金属功函数效应，我们在氧化铝钝化的n型晶体硅片上施加多种金属。通过准稳态光致发光法测定金属化接触的饱和电流密度（J0m），并以此作为量化该效应的品质因数。研究发现J0m随金属功函数增大而升高，且该效应受钝化层厚度调节——较薄钝化层中表现更显著，这归因于金属诱导的硅表面附近电子与空穴浓度显著变化；而较厚钝化层能更有效阻隔硅与金属间的电荷转移，使J0m变化不明显?；谡庑┓⑾?，我们提出了优化硅基太阳能电池接触复合的适宜金属功函数范围。

    关键词： 钝化接触、表面复合、饱和电流密度、准稳态光致发光、功函数、有效寿命、硅太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过LPCVD和管式扩散外延工艺制备超薄掺杂多晶硅用于钝化接触太阳能电池应用

    摘要： 多晶硅（poly-Si）钝化接触在后侧的应用已证明能显著提升单结单晶硅（mono-Si）太阳能电池的转换效率。为进一步提高器件性能，可将钝化接触概念同样应用于电池前侧。前侧应用需采用超薄多晶硅层以抑制寄生吸收，同时需开发合适的外扩散工艺以避免破坏极薄界面氧化层（iOx）提供的钝化效果。本研究通过低压化学气相沉积（LPCVD）法制备了对称超薄多晶硅（<30 nm）少子寿命样品，并研究优化了外扩散POCl3/BBr3掺杂工艺。实验展示了优异的钝化质量：对称n+多晶硅少子寿命样品的隐含开路电压（iVoc）高达730 mV，对称p+多晶硅少子寿命样品达700 mV。为形成有效接触，我们采用磁控溅射沉积ZnO:Al作为多晶硅表面盖层，该材料在650°C烧结时展现出良好的光电特性与热稳定性。

    关键词： 扩散、氧化锌铝（ZnO:Al）、异位掺杂、超薄多晶硅、钝化接触

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 无掺杂硅太阳能电池用低功函数硅化钇接触材料

    摘要： 金属硅化物是接触层的常用材料，但此前尚未在无掺杂载流子选择性接触领域进行验证。采用适当金属薄膜沉积配合温和退火处理的工艺，为更复杂的化合物材料沉积提供了有趣的替代方案。在i-a-Si:H钝化层表面沉积镱（Yb）后经低于200°C的低温退火，可在残留i-a-Si:H上形成YbSix。这种接触结构是无掺杂电子选择性接触的有力候选方案。对i-a-Si/YbSix接触的深入研究表明：镱层厚度、i-a-Si:H层厚度及硅化退火条件对复合电流密度(J0,metal)和接触电阻率(ρc)具有显著影响。该i-a-Si:H/YbSix接触已分别实现5 fA/cm2的超低J0,metal和低于0.1 Ω·cm的低ρc。研究还证实低温硅化工艺可与接触烧结(160°C/25分钟)或组件层压(160°C/20分钟)工艺结合，为流程简化提供可能路径。将优化的i-a-Si:H/YbSix电子接触与基于MoOx的空穴接触组合应用于MolYSili无掺杂电池(i-a-Si:H/MoOx + i-a-Si:H/YbSix)，平均效率达16.7%，最佳效率17.0%。此外通过湿热测试(湿度85%、温度85°C、1000小时)评估了?？榧禮bSix接触稳定性，层压的MolYSili电池未出现效率衰减，证实其优异的热稳定性。这是首次在低温制备无掺杂太阳能电池中实现稳定硅化物接触的概念验证。

    关键词： 钇硅化物、电子选择性接触、钝化接触、无掺杂电池、钉扎效应

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 美国伊利诺伊州芝加哥（2019.6.16-2019.6.21）] 2019年IEEE第46届光伏专家会议（PVSC）- 超薄LPCVD氮化硅/n+多晶硅钝化接触——一种可能性？

    摘要： 本研究探索了在SiNx/多晶硅钝化接触中使用具有高正固定电荷的超薄氮化硅(SiNx)薄膜的可能性。通过优化以下因素：(i)薄膜厚度、(ii)退火条件(时间、温度及环境)和(iii)表面预处理，提升了超薄LPCVD SiNx薄膜的钝化性能。初步实验表明，当约1.5 nm厚的LPCVD SiNx薄膜在800°C空气环境中退火30分钟时，展现出优异的表面钝化效果和低复合电流密度Jo(45 fA·cm?2)，这归因于形成了高正固定电荷密度(1.5×1012 cm?2)。经空气环境退火(465 μs)处理的样品相比形成气体退火(208 μs)处理的样品具有更长的少子寿命。这些钝化SiNx薄膜进一步集成到SiNx/n?多晶硅接触结构中，并对Jo,contact和隧穿电阻ρcontact进行了表征。本研究中最佳的SiNx/n?多晶硅钝化接触具有Jo,contact=5.9 fA·cm?2、ρcontact=0.525 Ω·cm2的参数，效率潜力超过22.75%。据我们所知，这是首次证实以SiNx作为介质隧穿层形成钝化接触的研究报告。

    关键词： 多晶硅（poly-Si）、透射电子显微镜（TEM）、低压化学气相沉积氮化硅（LPCVD SiNx）、退火、少子寿命研究、钝化接触、氮化硅、隧穿层

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 钝化接触与叠层概念：实现最高硅基太阳能电池效率的途径

    摘要： 光伏能量转换效率是实现低成本可再生能源电力的决定性因素。近年来，量产晶体硅太阳能电池的效率以每年约0.5-0.6%绝对值的幅度提升。为维持这一发展速度，必须开发新技术并实现工业化应用。从全铝背场电池过渡到钝化发射极和背面接触电池后，钝化接触技术成为最接近单结硅太阳能电池效率极限的关键突破。本文阐述并讨论了钝化接触的理论基础及两项主流技术。采用钝化接触后，单结硅太阳能电池29.4%的理论极限已触手可及。多结太阳能电池是实现超过30%效率的最具前景方案?；诰骞璧椎绯氐牡慵际跤攀圃谟冢阂劳屑呒冻墒觳芴逑?，可部分利用现有生产能力，且硅材料具有作为叠层电池下子电池的理想带隙特性。文中将重点探讨两种最具潜力的顶电池材料——III/V族化合物与钙钛矿，并论证这些技术路径表明硅材料未来数年仍将在光伏领域保持领先地位。

    关键词： 钙钛矿、多结太阳能电池、III/V族材料、光伏能量转换、钝化接触、叠层技术、晶体硅太阳能电池

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 溅射氧化铟锡作为复合层形成于隧穿氧化层/多晶硅钝化接触之上，为高效单片钙钛矿/硅叠层太阳能电池的实现提供了可能

    摘要： 我们专注于采用溅射氧化铟锡（ITO）作为复合层，该层对具有正面隧穿氧化电子接触钝化的n型硅太阳能电池结损伤极低，从而能够开发高效单片钙钛矿/硅叠层器件。通过在完整Cz法制备的n型硅电池正面薄SiOx/n+多晶硅接触层上（该电池背面为随机金字塔纹理表面，设有Al2O3/SiNx钝化硼扩散p+发射极），采用低温直流磁控溅射技术在室温下沉积高透明低电阻率的ITO薄膜。我们报告了ITO溅射前后的电池特性，发现250°C空气退火对消除溅射损伤极为有效。镀ITO样品的开路电压隐含值（iVoc）达684.7±11.3 mV，总饱和电流密度49.2±14.8 fA/cm2，填充因子隐含值（iFF）81.9±0.8%，接触电阻率介于60-90 mΩ·cm2。当在后发射极形成局部银接触并将溅射ITO薄膜作为无栅线正面接触时，在模拟标准太阳光下获得20.2±0.5%的准效率（Voc 670.4±7 mV，准填充因子77.3±1.3%），根据外量子效率测量计算得出短路电流密度为30.9 mA/cm2。建模结果表明：采用ITO复合层连接钙钛矿顶电池与多晶硅底电池的钙钛矿/硅叠层结构，在标准太阳光下实现超过25%的效率具有实际可行性。

    关键词： 串联太阳能电池，透明导电氧化物，多晶硅，钝化接触，钙钛矿，TOPCon（隧穿氧化层钝化接触）

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 晶体学取向与纳米级表面形貌对硅太阳能电池中多晶硅/氧化硅接触的影响

    摘要： 高效晶体硅（Si）太阳能电池需要纹理化表面以实现高效光捕获。然而，对纹理表面进行钝化以减少载流子复合具有挑战性。本研究将KOH蚀刻形成的随机金字塔纹理硅表面所制电池的电学特性，与钝化接触的纳米结构及纹理表面形貌相关联。我们探究了微观金字塔形貌与纳米级表面粗糙度对钝化接触的影响——该钝化接触由沉积在超薄（1.5-2.2纳米）SiOx层上的多晶硅（poly-Si）构成。原子力显微镜显示，以Si(111)晶面为主的金字塔面比抛光Si(111)表面粗糙度显著更高。透射电镜（TEM）对poly-Si/SiOx接触的分析表明，这种粗糙度导致SiOx层分布不均匀。器件测量结果同时显示，与抛光Si(111)表面相比，金字塔表面的SiOx层整体电阻更高（即厚度更大），这与粗糙度增加相关。通过电子束诱导电流测量poly-Si/SiOx接触发现，金字塔谷底的SiOx层导电性更强（因此可能更?。?，而金字塔尖端、边缘及侧面的SiOx层则相反。因此，微观金字塔形貌与纳米级粗糙度共同导致SiOx层分布不均，进而造成poly-Si/SiOx接触钝化效果不佳。最终我们报道了在单面/双面纹理硅片上制备的前/后poly-Si/SiOx太阳能电池效率超过21%、填充因子≥80%，且无需透明导电氧化物层，并证明纹理表面的接触钝化不良仅限于硼掺杂poly-Si/SiOx接触。

    关键词： 钝化接触、隧穿效应、氧化硅、电子束感应电流、硅太阳能电池、表面取向、原子力显微镜

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC) - 美国伊利诺伊州芝加哥(2019.6.16-2019.6.21)] 2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC) - 具有工业背面钝化接触的23%效率单多晶丝网印刷硅太阳能电池研究

    摘要： 我们展示了一种n型双面太阳能电池，其背面采用SiOx/n+：多晶硅钝化接触结构，其中界面SiOx层和n+：多晶硅层是通过工业在线等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备制备的。通过采用可轻松适配大规模生产的简易太阳能电池工艺流程，我们在大面积丝网印刷的直拉法硅（Cz-Si）太阳能电池上，使用商用烧穿型金属浆料，实现了23.05%的峰值电池效率，开路电压（Voc）达到694 mV。此外，我们发现n+：多晶硅层具有低吸收特性，在优化背面多晶硅厚度和正面减反射涂层后，其短路电流密度（Jsc）值最高可达41.0 mA/cm2。

    关键词： 硅器件、光伏电池、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、大规模生产、钝化接触

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过TOPCon实现PERC太阳能电池渐进式升级的效率路线图：寄生吸收的影响

    摘要： 通过薄界面氧化层和高掺杂多晶硅层（如TOPCon技术）形成的钝化接触，即将应用于太阳能电池的大规模生产。投资决策依赖于研发工作以确定最具前景的实施方案——即基于预测性能提升的可靠路线图。本文通过数值模拟系统量化了性能潜力，重点研究无主栅p型双面钝化发射极背接触（PERC）技术的渐进式升级方案。我们特别强调：不仅要考虑钝化接触的电学增益，还需评估前后表面光照时多晶硅层寄生吸收导致的光学损失。通过实验测试结构表征多晶硅中自由载流子吸收对电池光学性能的影响，从而验证光学模拟模型。在后表面全面引入TOPCon结构并使其与前表面栅线局部对齐，可使PERC效率绝对值提升约1%。最终器件的性能主要受限于p型c-Si基体与磷掺杂前发射极的损失。因此，这种渐进式TOPCon升级方案对于未来改进型p-PERC电池具有重要参考价值——可作为当前聚焦硼发射极n型TOPCon电池的替代方案。

    关键词： 寄生吸收、Sentaurus TCAD、TOPCon、模拟、钝化接触、自由载流子吸收、路线图、Quokka3

    更新于2025-09-16 10:30:52