晶體硅太陽電池背面鈍化

晶體硅太陽電池背面鈍化研究中山大學太陽能系統(tǒng)研究所報告人：朱彥斌第十一屆中國光伏大會主要內容研究背景晶體硅太陽電池背面鈍化方法介紹實驗及結果分析結論及展望1、研究背景硅片厚度不斷降低近來，為了降低太陽電池的成本，硅片的厚度不斷降低，從最初的350μm到270、240、220、180μm，將來甚至會向更薄方向發(fā)展。帶來的影響

1）背面復合

隨著硅片厚度的減薄，少數載流子的擴散長度可能接近或大于硅片的厚度，部分少數載流子將擴散到電池背面而產生復合，這將對電池效率產生重要影響。2)內表面背反射性能

當硅片厚度降低到200μm以下時，長波長的光吸收減少，需要電池有良好的背反射性能。

背面復合速率對電池性能的影響ArminG.Aberle.Surfacepassivationofcrystallinesiliconsolarcells:Areview.Prog.Photovolt:Res.Appl,2000;8:473-487.背反射率對電池性能的影響

TechnischeUniversiteitEindhoven

TU/e怎樣降低背面復合速率，提高背反射率？作為背反射器，增加長波光的吸收；介于硅基體和鋁背場間，可以有效地減少電池片的翹曲；原子態(tài)的氫飽和基體表面懸掛鍵大量的固定電荷的場鈍化效應鈍化層背面鈍化是一個很好的途徑降低背面復合2、晶體硅太陽電池背面鈍化方法介紹

SiNx：H沉積溫度低（≤450℃），良好的體和表面鈍化效果，沉積速率高適合工業(yè)化生產。a-Si：H沉積溫度低（200～250℃）良好的鈍化及陷光效果，可用于制備高效電池，如Sanyo公司的HIT電池。

采用a-Si鈍化，Sanyo公司得到轉換效率為22.3%的HIT太陽電池，厚度可降到70μm熱氧化SiO2

鈍化性能高，常用于制備高效電池，如UNSW的PERC、PERL電池。

原子層沉積（ALD）Al2O3

沉積溫度低（200～400℃）；薄膜厚度易控制，精確度高；鈍化性能良好；可滿足工業(yè)化生產（3000片/h）。UNSW轉換效率為24.7%的PERL太陽電池疊層鈍化SiNx/SiO2，SiNx/a-Si，SiO2/Al2O3等，鈍化性能良好，也常用于制備高效電池。ISFH&TU/eAl2O3/SiOx背面鈍化電池效率20.4%FraunhoferISEa-Si/SiOx背面鈍化電池效率21.7%3.實驗及結果分析

SiNx、SiO2及SiO2/SiNx背面鈍化工藝流程少子壽命測試樣品結構示意圖背面沒有鈍化處理背面SiNx鈍化背面SiO2鈍化背面SiNx/SiO2鈍化不同鈍化法少子壽命測試結果（μs，5片平均值）不同鈍化法少子壽命測試結果（單片）ALD-Al2O3鈍化工藝流程及少子壽命測試樣品結構示意圖ALD不同厚度Al2O3前后及退火前后少子壽命測試結果少子壽命測試結果（μs，6片平均值）利用Glunz等人提出的俄歇復合模型，背面復合速率可由如下公式計算獲得：τeff—測量到的有效少子壽命；τb—硅片體壽命；W—硅片厚度；Seff—表面復合速率；Dn—電子擴散常數。通過上式，計算得到在ALD-Al2O3鈍化層前，硅片的背面復合速率為2.34×103㎝/s，ALD-Al2O3鈍化層（100nm）后背面復合速率降低為3.09×102㎝/s，背面復合速率降低一個數量級。ALD100nmAl2O3前后少子壽命測試結果SiNx背面鈍化前后背反射率測試結果實驗結果分析1.鈍化后少子壽命增加，背面復合速率降低：化學鈍化作用：鈍化層中原子態(tài)的氫飽和硅片表面懸掛鍵，從而起到化學鈍化作用，包括SiNx鈍化層和ALD-Al2O3鈍化層。場鈍化效應：鈍化層中含有一些固定電荷，這些固定電荷會產生場鈍化效應，排斥一種載流子，使電子和空穴不能同時到達背面而產生復合。包括SiNx、SiO2（固定正電荷）和Al2O3（固定負電荷）2.ALD-Al2O3需要退火原因分析：退火增加了Al2O3鈍化層中固定負電荷密度，從而增強場效應鈍化作用。退火過程中Si-Al2O3界面生成SiOx薄層，從而使Si-Al2O3界面缺陷密度降低。HighresolutionTEMimageshowinga20nmthickAl2O3filmon

c-Siaftera30minannealingat425℃inaN2environment.B.Hoex

etal.Ultralowsurface

recombinationofc-Sisubstratespassivatedbyplasma-assistedatomiclayerdepositedAl2O3.3、結論及展望

PECVDSiNx，PECVDa-Si，熱氧化SiO2、ALD-Al2O3都具有良好鈍化性能，

特別是ALD-Al2O3，可使硅片背面的復合速率由鈍化前的2.34×103㎝/s，降低到