空间用高效率硅太阳电池前景广阔

上海航天局下达的“空间用高效率硅太阳电池”课题,由华中理工大学固体电子学系与上海新宇电源厂联合承担研制任务.该课题已于1989年通过了鉴定.所研制的单片硅太阳电池效率高达18.03%(AM1.5,100W/cm~2,28℃,全面积).该技术成果的主要工艺特点是:对PESC硅太阳电池,在国内率先采用超薄热氧化(具有再分布和钝化表面的作用)与浅结密栅相结合的先进工艺.此技术不仅为提高硅太阳电池光电转换效率和太阳电池重量比功率等提供了新的技术,而且也为民用普通硅太阳电池效率的提高指明了途径.     

SSP衬底上多晶硅薄膜电池的研究

从简化步骤,降低成本的角度出发,采用快速热化学气相沉积（RTCVD）法在低纯颗粒带硅（SSP）衬底上制备出了多晶硅薄膜太阳电池,测试结果表明,实验室制备的无钝化,无减发射膜的多晶硅薄膜太阳电池获得了3．57％的转换效率,并在此基础上提出采用氢钝化,减反射,快速生长和隔离技术,期待电池效率能有进一步的提高。     

高低发射区（HLE）硅太阳电池

对ＨＬＥ硅太阳电池做了光谱响应表达式的推导，理论上的数值计算及实验结果分析表明，硅ＨＬＥ太阳电池在采用浅的重掺杂区及较深的低掺杂区构成电池发射区时，可获得比常规（ＣＶ）电池更好的光谱响应，从而提高了短路电流，并对暗电流有抑制作用，可获得较高的开路电压，结果使ＨＩ－Ｅ硅太阳电池具有较高的光电转换效率．     

太阳电池减反射膜最佳厚度的数值计算

数值计算了硅太阳电池一氧化硅减反射膜的反射率,结果表明减反射膜厚度在0.07~0.08μm之间有较好的减反射效果.     

MINP和PESC高效率硅太阳电池的分析

本文根据研制成的两种新型高效率硅太阳电池——MINP和PESC电池,重点分析其特点及取得较高光电转换效率之机理。     

高低发射氏（HLE）硅太阳电池

对ＨＬＥ硅太阳电池做了光谱响应表达式的推导，理论上的数值计算及实验结果分析表明，硅ＨＬＥ太阳电池在采用浅的重掺杂区及较深的低掺杂区构成电池发射区时，可获得比常规电池更好的光谱响应，从而提高了短路电流，并对暗电流有抑制作用，可获得较高的开路电压结果使ＨＬＥ硅太阳电池具有较高的光电转换效率。     

干氧法钝化发射区改善硅太阳电池短波响应

干氧法钝化发射区改善硅太阳电池短波响应李健，金国，季秉厚，于光（内蒙古大学物理学系，０１００２１，呼和浩特）ＩｍｐｒｏｖｉｎｇＳｈｏｒｔｗａｖｅＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆＳｉＳｏｌａｒＣｅｌｌｂｙｔｈｅＤｒｙ－ＯｘｉｄｅＰａｓｓｉｖａｔｉｏｎｏｎｔｈｅＣｅ...     

低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究

晶体硅太阳电池生产中,降低表面反射率能够提高太阳电池短路电流和转换效率.纳米孔硅的表面反射率极低,但报道中所实现的太阳电池输出参数(开路电压、短路电流、填充因子)都低于金字塔结构表面.采用对比法从光学性能、表面微结构和电极接触上对纳米孔硅和金字塔太阳电池进行比较分析,来研究纳米多孔硅太阳电池转换效率的抑制因素.研究表明短时间腐蚀的纳米孔硅太阳电池表面沉积氮化硅钝化膜后的平均反射率提高.长时间腐蚀的纳米孔硅表面沉积氮化硅后在短波段的反射率极低,因此平均反射率小于金字塔结构表面.但是由于纳米孔硅太阳电池的表面复合率高,而孔壁上附着的毛刺不仅会进一步增大表面复合,还会削弱表面钝化效果,因此短波段激发的光生载流子难以被太阳电池利用.所以,光利用和表面复合是抑制纳米孔硅太阳电池开路电压和短路电流的原因,而过大的串联电阻是纳米孔硅太阳电池短路电流和填充因子低的另一个原因.     

晶体硅太阳电池表面钝化的研究

文章从理论上分析了太阳电池的表面复合及重掺杂效应。在实验上采用二氧化硅作为钝化膜,比较了两种不同表面浓度的太阳电池片钝化效果,得出低表面浓度的太阳电池片比高表面浓度的太阳电池片的开路电压要高,短波光谱响应要好。开路电压和短波光谱响应的提高主要来自于前表面的钝化和适当地降低了表面浓度。     

PECVD氮化硅薄膜工艺参数研究

根据太阳电池组件的结构和封装材料特性,设计出硅太阳电池片减反射薄膜的最佳厚度和折射率,利用泰勒公式进行优化PECVD制备氮化硅薄膜的工艺参数。通过实验,找出适合中电48所工业生产用管式PECVD制备氮化硅薄膜的工艺参数。     

选择性发射极太阳电池的制作

文章提供了一种一次扩散制作选择性发射极太阳电池的方法，并利用该方法制作了选择性发射极太阳电池。这种方法所制得的选择性发射极太阳电池比用同种硅材料制得的常规BSF太阳电池具有较大的优势：在氧化工艺后，其少子寿命比常规BSF太阳电池的高，其平均光电转换效率也高出0．6个百分点左右，而其短波段的光谱响应优于常规BSF太阳电池。最后指出了这种方法可以实现选择性发射极硅太阳电池的工业化生产。     

空间用高效率硅太阳电池

本文阐述空间用高效率PESC硅太阳电池的理论设计和工艺实验研究.将电池设计为浅结密栅,在前表面热生长一超薄SiO_2钝化层,并制作了双层减反射膜,使电池的开路电压、短路电流和填充因子都得到较大改进.在AM1.5光照条件下,短路电流密度高达37.4 mA/cm~2,光电转换效率达到18.03%.     

晶体硅太阳电池的氮化硅表面钝化研究

为了提高晶体硅太阳电池的光电转换效率，研究了用等离子增强化学气相沉积（PECVD）的SiNx：H作为晶体硅太阳电池的表面钝化及减反射膜对电池性能的影响，并采用不同的工艺路线制备了不同类型的电池。实验发现：同SiNx：H比较，SiNx:H/SiO2双层光学减反射结构对晶体硅太阳电池能起到更加有效的表面钝化作用，提高了太阳电池的光电转换效率。基于界面物理，提出了一种新的能带模型，解释了用不同实验方法制作的晶体硅太阳池性能的差异。     

CeO_2-SiO_2薄膜对硅太阳电池的减反射作用

本文报道新近研制成功的CeO_2-SiO_2薄膜的制备方法及薄膜的光学特性。作为硅太阳电池的减反射膜,CeO_2-SiO_2薄膜具有良好的减反射性能。实验结果表明,在AM1.5条件下,(输入光强为100mw/cm~2),与无减反射膜太阳电池相比,短路电流增加39.2％,与SiO减反射膜太阳电池相比,短路电流提高8％。这种减反射膜尚未见其它文献报道。     

硅太阳电池成本的降低与廉价器件制作工艺的发展

本文对近几年来硅太阳电池的廉价制作工艺的进展作了总结和评论。主要内容有:a.扩散工艺的简化。b.廉价非真空的电极制作方法。c.Si片腐蚀和减反射涂层的廉价工艺。d.用MIS和SIS代特p-n结引起电池制作工艺的极大简化。     

激光开槽、埋槽电极硅太阳电池

报道一种新颖的激光开槽、埋槽电极硅太阳电池的结构、工艺流程及其研制结果。在ＡＭ１．５，２５℃，１００ｍＷ／ｃｍ２的条件下，以面积为４５ｃｍ３的３６片硅片研制的硅太阳电池的输出参数的平均值为ＪＳＣ＝３６．１ｍＡ／ｃｍ２，Ｖ∞＝６３３ｍＶ，Ｆ．Ｆ．＝０．７９８，η＝１８．２３％，最后分析了种高性能硅太阳电池的设计特点。     

吡啶菁衍生物键合于单晶硅表面的研究

用化学方法将两种光敏染料２，４－吡啶等衍生物及噻－４’－吡啶等衍生物分别键合于单晶硅表面，对所得键合光敏染料之硅片进行了拉曼光谱及ｘ－射线光电子能谱的测试，结果表明：两种光敏染料都被键合在单晶硅表面。同时，测定了用键合了光敏染料的半导体硅片制成的Ｉｎ／染料／ｎ－Ｓｉ多层结构器件的光谱响应，与无覆盖抗反射膜的硅ｐ－ｎ结光电池的光谱响应曲线相比较，发现除在６５０ｎｍ处出现对应于硅衬底的吸收峰外，在短波范围内出现与光敏染料的最大吸收相对应的吸收峰。由此可见光敏染料的键合可拓宽半导体硅的光谱响应。     

四结GaAs太阳电池宽带减反射膜的设计与分析

提出了一种可应用于四结GaAs太阳电池的理想减反射膜结构,经计算得出,当窗口层(AlInP)厚度为48.63 nm,三层减反射膜折射率和厚度分别为2.28、1.74、1.32和63.60、83.33、109.85 nm时减反射效果最佳.由TFCalc软件模拟出的反射谱表明,使用该三层减反膜的四结GaAs太阳电池在350-1 800 nm宽光谱范围内可获得1.82%的平均反射率.同时,分析了各膜层折射率和厚度对膜系减反射性能的影响.     

双面钝化高效硅空间太阳电池的设计及研究

从研制空间用高效太阳电池出发,比较了双面钝化硅太阳电池相对于砷化镓太阳电池的优势,提出了一种新型双面钝化高效硅太阳电池的设计思想和研制方法．给出电池样品的测试结果,该电池在ＡＭ０,２５℃下光电转换效率为１８．７％．     

钝化硅太阳电池减反射膜的研究

从多层膜系在某一波长的反射率的计算原理和计算方法入手，采用等效分界面和权重反射率Ｒｗ的概念，给出了多层膜系优化的普适方法．具体计算了钝化太阳电池（含ＳｉＯ２钝化层）的单层减反射膜和双层减反射膜的优化设计，给出了常用减反射材料的最佳膜厚值，并得出结论：双层膜的减反射效果优于单层膜，平面双层减反射膜的权重反射率Ｒｗ小于６％，加微槽结构后降至２％以下（ＳｉＯ２钝化层厚度为２５ｎｍ）．