硅片厚度對多晶硅太陽(yáng)電池性能的影響

為了進(jìn)一步降低多晶硅太陽(yáng)電池的成本，研究了硅片厚度對多晶硅太陽(yáng)電池的短路電流密度、開(kāi)路電壓和效率的影響?？梢钥闯?，在保證多晶硅太陽(yáng)電池性能不變或者提高的前提下，硅片厚度可以減小到200um，如果繼續減小厚度，電池的性能將會(huì )下降。

1、提高太陽(yáng)電池的光電轉換效率和降低成本是太陽(yáng)電池研究的主要方向

薄膜太陽(yáng)電池能夠大幅度降低材料的用量，是降低太陽(yáng)電池成本最有效的手段。多晶硅太陽(yáng)能電池在世界太陽(yáng)能電池市場(chǎng)中占一半左右的份額。所以，在保證太陽(yáng)電池性能不變甚至提高的前提下，減少多晶硅太陽(yáng)電池硅片厚度對降低光伏能源的成本具有重要意義。

2、硅片厚度對短路電流Jsc的影響

當使用更薄的多晶硅片時(shí)，要面臨的一個(gè)問(wèn)題是表面的復合與基區的材料質(zhì)量。已經(jīng)有實(shí)驗證實(shí)，在使用SiNx作為前表面鈍化層和Al作為背面場(chǎng)（BSF）時(shí)，當多晶硅片厚度大于200um，Jsc與硅片厚度是相互獨立的關(guān)系，只有硅片厚度小于200um，Jsc才隨著(zhù)厚度的減少而減少。BSF能阻礙光生少子向背表面運動(dòng)，降低背表面復合，有利于p/n結對載流子的收集。厚度低時(shí)，基體對入射光的吸收減少，此時(shí)BSF對太陽(yáng)電池的短路電流密度的影響就更明顯。SiNx作為前表面鈍化層可以降低表面復合并且提高基區材料的質(zhì)量。但是，當硅片厚度很低時(shí)，很低低能量光子將穿過(guò)硅片而不能被吸收，Jsc會(huì )出現降低的趨勢。

3、硅片厚度對開(kāi)路電壓Voc的影響

在多晶硅太陽(yáng)電池的背面使用AL-BSF時(shí)，如果硅片厚度大于200um，開(kāi)路電壓Voc與硅片厚度就是獨立的關(guān)系。Voc是溫度T、光生電力Jl（理想情況下它等于Jsc）還有還有飽和電流Jo的函數：

Fp變成常數1，硅片厚度對Voc的影響就被抵消了，所以，硅片比較厚時(shí)，Voc與硅片厚度相互獨立。

4、硅片厚度效率的影響

在硅片厚度大于200um時(shí)，使用AL-BSF的多晶硅太陽(yáng)電池的效率是與硅片厚度相互獨立的。對于厚度小于200um的硅片，高基區質(zhì)量的太陽(yáng)電池效率會(huì )隨著(zhù)厚度減小而減少，對于低基區質(zhì)量的太陽(yáng)電池，效率仍然是常數。

5、結論

在標準的工業(yè)出來(lái)條步驟下，200um的硅片厚度是多晶硅太陽(yáng)電池性能減少的起始點(diǎn)。當多晶硅片厚度小于200um時(shí)，多晶硅太陽(yáng)電池的主要電學(xué)參數開(kāi)始減少。在降低硅片厚度以減少光伏成本時(shí)，要使用有效的表面鈍化方法來(lái)減少表面復合與提高基區質(zhì)量。