PERL电池 —— 高效晶体硅太阳能电池

作者: | 发布日期: 2018 年 04 月 25 日 17:20 | 分类: 新能源知识

PESC、PERC、PERL电池是新南威尔士大学研究了近20年的先进电池系列,前两个子母PE(Passivated Emitter)代表前表面的钝化(选择性扩散),后两个子母代表后表面的扩散和接触情况。其中PERL衍生了南京中电的SE电池与尚德的PLUTO电池。

PESC(钝化发射极背接触)电池1985年问世,可以做到大于83%的填充因子和20.8%(AM1.5)的效率。

PERC(钝化发射极背场点接触)电池,用背面点接触来代替 PESC电池的整个背面铝合金接触,这种电池达到了大约700mV的开路电压和22.3%的效率。

PERL(钝化发射极背部局域扩散)(Passivated Emitter and Rear Locally-diffused)电池是钝化发射极、背面定域扩散太阳能电池的简称。1990年,新南威尔士大学的J.ZHAO在PERC电池结构和工艺的基础上,在电池背面的接触孔处采用了BBr3定域扩散制备出PERL电池,如图所示。2001年,PERL电池效率达到24.7%,接近理论值,是迄今为止的最高记录。


图:新南威尔士大学PERL电池 h=24.7%

PERL电池具有高效率的原因在于:

(1)电池正面采用“倒金字塔”,这种结构受光效果优于绒面结构,具有很低的反射率,从而提高了电池的JSC.
(2)淡磷、浓磷的分区扩散。栅指电极下的浓磷扩散可以减少栅指电极接触电阻;而受光区域的淡磷扩散能满足横向电阻功耗小,且短波响应好的要求;
(3)背面进行定域、小面积的硼扩散P+区。这会减少背电极的接触电阻,又增加了硼背面场,蒸铝的背电极本身又是很好的背反射器,从而进一步提高了电池的转化效率;
(4)双面钝化。发射极的表面钝化降低表面态,同时减少了前表面的少子复合。而背面钝化使反向饱和电流密度下降,同时光谱响应也得到改善;但是这种电池的制造过程相当繁琐,其中涉及到好几道光刻工艺,所以不是一个低成本的生产工艺。

PERL电池的工艺流程为:

硅片->“倒金字塔”结构制作->背面局域硼扩散->栅指电极的浓磷扩散->正面的淡磷扩散->SIO2减反射层->光刻背电极接触孔->光刻正面栅指电极引线孔->正面蒸发栅指电极->背面蒸发铝电极->正面镀银->退火->测试。

文章来源:和海一样的新能源 微博

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