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基于低碳足迹低成本太阳能级硅的高性能太阳能电池

2013-04-07 09:3735700SEMI

Elkem Solar Silicon®制造的多晶硅太阳能电池的结果

从1号(角落处)、13号(中间)和20号(边缘)3种不同硅砖得来的多晶硅片在ISC Konstanz以他们的标准基线电池工艺加工成太阳能电池,此3种硅砖每一种分别来自二个含70% ESSTM的不同硅锭和一个基于多晶的参考硅锭。每一位置约16片硅片取出用于太阳能电池加工,对其他硅片则进行电阻率测量。

应用的电池工艺包括激光编号、均匀绒化(iso-texturization)、湿化学清洗、磷扩散、PECVD SiNx淀积、正面Ag丝网印刷、背面全Al BSF丝网印刷、共烧结和边缘隔离。对成品太阳能电池进行IV-、RBV-和LID测量。表1是加工的硅片一览。

对一直没有加工的所有硅片进行电阻率测量。图3(a)是测出的电阻率分布。此外,ESSTM硅片显示往顶部位置电阻率稍有增加,而多晶参考硅片显示往顶部位置电阻率减少。一般说来,基于ESSTM的硅片比多晶硅参考硅片的电阻率低,分布也较窄。ESSTM硅片的电阻率基本上在1.2-1.4Ωcm之间。

所有研究组的太阳能电池平均参数示于表2。此外还示出了达到的最高值。表2说明,70%的ESSTM硅片显示的结果比多晶参考硅片好。ESSTM较好的性能主要是由较高的Voc和FF引起的。二种材料的电流近乎一样。70% ESSTM硅锭的平均效率达到16.5%-16.7%。ESSTM制成的最佳太阳能电池效率达到17.0%。多晶参考硅锭的平均效率为16.3%-16.4%,最高效率为16.7%。

基于ESSTM的硅片的Voc一般比参考材料的高,这是由于掺杂浓度较高和费米能级偏移。从1号和13号硅砖制得的ESSTM硅片在整个硅锭高度上显示完全不变的值,而20号硅砖在底部位置处显示增大的值。ESSTM硅片的Voc值在618mV和628mV之间。参考硅片的Voc值在612mV和625mV之间。ESSTM硅片的Jsc值在33.4mA/cm2和34.2mA/cm2之间。13号和20号参考硅砖的Jsc也向较高硅片位置减少。这与电阻率减少是关联的。所有ESS和参考电池的平均值近乎一样。ESSTM的平均Jsc是33.8mA/cm2,而多晶硅片的平均Jsc也是33.8mA/cm2。一般,由于较低的电阻率导致较低的串联电阻,ESSTM硅片的FF就较高。大多数ESSTM硅片的FF在78.5%和79.1%之间,这表明在接触烧结工艺过程中形成了非常好的接触。因为电阻率较高,参考硅片显示较低的填充因子;所有参考硅砖制得的较高位置硅片由于电阻率减少而FF略有增加。大多数参考硅片的FF在78.0%和78.7%之间。

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