贾锐
发布时间:2017-04-05    编辑:luolei   
本文摘要: 对于多晶硅来说未来的发展空间有多大?我认为主要还是取决于两个方面,一个是效率效率提升的空间有多大,一个是是否具有良好的性价比。
中国科学院微电子研究所太阳电池及系统应用研究中心主任 贾锐先生
    对于多晶硅来说未来的发展空间有多大?我认为主要还是取决于两个方面,一个是效率效率提升的空间有多大,一个是是否具有良好的性价比。
 
  根据马丁科林教授提供数据,到目前为止多晶硅电池的世界冠军效率是21.3%。2017年2月份,德国研究所发表了一个21.9%多晶硅太阳电池效率数据。21.9%所采用的是N形多晶硅衬底,该电池面积是2厘米×2厘米,使用了TOPCON技术;电池具有良好的抗反射性能,该电池的研究得到德国MULTIOP项目的支持。21.9%的N型多晶硅太阳电池,诸多技术与单晶硅是池技术兼容,可以非常简单、有效的提升效率。
 
  再来看看国内常规的Al背场多晶硅电池,这款传统的多晶硅电池的电流输运是准一维的输运。以这样的参数作模拟,可看到针对传统多晶硅电池,多晶硅衬底寿命、效率、质量会发生非常大的变化,但效率最敏感的是填充因子。如果在传统多晶硅电池背面做一个钝化,可以使近红外光的利用和电池的钝化得到很好的结合,就能让多晶硅电池在同等衬底少子寿命的情况下大幅提升效率。
 
  传统Al背场多晶硅电池提升效率方面,由于高电阻率会降低填充因子FF,但传统AL-BSF的FF都很高,衬底少子寿命的增加并不能提升FF。SRH复合是影响传统AL-BSF效率的主要因素之一,我们看到就算完全消除衬底缺陷,效率提升也只有0.75%。虽然可以通过提升衬底质量来降低衬底的复合电流,但通过改变多晶衬底电阻率和提升衬底质量,很难大幅度降低复合电流,因为复合电流主要来自于背场BSF和发射极emitter,。但是随着增加效率的技术持续不断提升,特别是填充因子的提升,未来可以在电极结构上进行设计和优化,可以有效地提升多晶硅电池效率。
 
  3总线(BB)、4BB和5BB多晶电池的电极结构方面,BB数目对串联电阻Rs、栅线电阻和效率有很大影响,BB越多FF越大,BB越多栅线电阻和串联电阻越小,BB的增加可以有效地提升效率。细栅高宽比对效率Eff和串联电阻s也有影响。利用中国科学院微电子研究所我们自己的黑硅电池数据(效率19.11%),整个总线宽度4.5MM,栅线宽度60UM,栅线数量89根。经实验发现随着细栅的高宽比的增加,3BB、5BB的串联电阻明显降低,对应的效率明显提升。
 
  n型多晶硅电池和p型多晶硅方面,日本索尼公司最早使用半绝缘多晶硅,,经过P形和N形掺杂,形成NPN或者NNP晶体管,发现半绝缘多晶硅具有明显的表面钝化作用,并形成了良好的异结质。P型和N型掺杂的SIPOS,作为发射极Emitter和背场BSF,其开路电压可以达到720mV,而复合电流小于40fA。
 
  综上所述,多晶硅电池的效率提升还有巨大的空间。可以在黑硅陷光技术、前后表面金属化图形设计和金属化、前表面的发射极的形成及发射极的优化、背场的钝化、衬底杂质的去除和质量提升等方面,有着较大的提升空间。我们的计算表明,多晶硅效率通过各方面的优化,产业化平均效率可以达到21%以上。随着金刚线切割等技术的发展,多晶硅在未来3~5年之内,还将占据市场的主流地位。另外,n型多晶硅电池的出现也为p型多晶硅的可持续发展提供了一条新的途径。
 

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