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列數(shù)各類高效晶硅太陽能電池

發(fā)布時間:2012年5月5日 來源:

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 ?。–)鈍化發(fā)射區(qū)和背面局部擴(kuò)散電池(PERL):在背面接觸點(diǎn)下增加一個濃硼擴(kuò)散層,以減小金屬接觸電阻。由于硼擴(kuò)散層減小了有效表面復(fù)合,接觸點(diǎn)問距可以減小到250µm、接觸孔徑減小到10µm而不增加背表面的復(fù)合,從而大大減小了電池的串聯(lián)電阻。PERL電池達(dá)到了702mV的開路電壓和23.5%的效率。PERC和PER1。電池的另一個特點(diǎn)是其極好的陷光效應(yīng)。由于硅是間接帶隙半導(dǎo)體,對紅外的吸收系數(shù)很低,一部分紅外光可以穿透電池而不被吸收。理想情況下入射光可以在襯底材料內(nèi)往返穿過4n2次,n為硅的折射率。PER1。電池的背面,由鋁在SiO2上形成一個很好反射面,入射光在背表面上反射回正表面,由于正表面的倒金字塔結(jié)構(gòu),這些反射光的一大部分又被反射回襯底,如此往返多次。Sandia國家實(shí)驗室的P。Basore博士發(fā)明了一種紅外分析的方法來測量陷光性能,測得PERL電池背面的反射率大于95%,陷光系數(shù)大于往返25次。因此PREL電池的紅外響應(yīng)極高,也特別適應(yīng)于對單色紅外光的吸收。在1.02µm波長的單色光下,PER1。電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到45.1%。這種電池AM0下效率也達(dá)到了20.8%。


  (D)埋柵電池:UNSW開發(fā)的激光刻槽埋柵電池,在發(fā)射結(jié)擴(kuò)散后,用激光在前面刻出20µm寬、40µm深的溝槽,將槽清洗后進(jìn)行濃磷擴(kuò)散。然后在槽內(nèi)鍍出金屬電極。電極位于電池內(nèi)部,減少了柵線的遮蔽面積。電池背面與PESC相同,由于刻槽會引進(jìn)損傷,其性能略低于PESC電池。電池效率達(dá)到19.6%。


 ?。?)斯但福大學(xué)的背面點(diǎn)接觸電池(PCC)


  點(diǎn)接觸電池的結(jié)構(gòu)與PER1。電池一樣,用TCA生長氧化層鈍化電池正反面。為了減少金屬條的遮光效應(yīng),金屬電極設(shè)計在電池的背面。電池正面采用由光刻制成的金字塔(絨面)結(jié)構(gòu)。位于背面的發(fā)射區(qū)被設(shè)計成點(diǎn)狀,50µm間距,10µm擴(kuò)散區(qū),5µm接觸孔徑,基區(qū)也作成同樣的形狀,這樣可減小背面復(fù)合。襯底采用n型低阻材料(取其表面及體內(nèi)復(fù)合均低的優(yōu)勢),襯底減薄到約100µm,以進(jìn)一步減小體內(nèi)復(fù)合。這種電池的轉(zhuǎn)換效率在AM1.5下為22.3%。


  (3)德國Fraunhofer太陽能研究所的深結(jié)局部背場電池(LBSF)


  LBSF的結(jié)構(gòu)與PERL電池類似,也采用TCA氧化層鈍化和倒金字塔正面結(jié)構(gòu)。由于背面硼擴(kuò)散一般造成高表面復(fù)合,局部鋁擴(kuò)散被用來制作電池的表面接觸,2cm*2cm電池電池效率達(dá)到23.3%(Voc=700mV,Isc-~41.3mA,F(xiàn)F一0.806)。


 ?。?)日本sHARP的C一Si/µc-Si異質(zhì)pp+結(jié)高效電池


  SHARP公司能源轉(zhuǎn)換實(shí)驗室的高效電池,前面采用絨面織構(gòu)化,在SiO2鈍化層上沉積SiN為A只乙后面用RF-PECVD摻硼的µc一Si薄膜作為背場,用SiN薄膜作為后表面的鈍化層,Al層通過SiN上的孔與µcSi薄膜接觸。5cmX5cm電池在AM1.5條件下效率達(dá)到21.4%(Voc=669mV,Isc=40.5mA,F(xiàn)F=0.79)。


 ?。?)我國單晶硅高效電池


  天津電源研究所在國家科委“八五”計劃支持下開展高效電池研究,其電池結(jié)構(gòu)類似UNSw的V型槽PEsC電池,電池效率達(dá)到20.4%。北京市太陽能研究所“九五”期間在北京市政府支持下開展了高效電池研究,電池前面有倒金字塔織構(gòu)化結(jié)構(gòu),2cmX2cm電池效率達(dá)到了19.8%,大面(5cmX5cm)激光刻槽埋柵電池效率達(dá)到了18.6%。


  多晶硅高效電池


  多晶硅太陽電池的出現(xiàn)主要是為了降低成本,其優(yōu)點(diǎn)是能直接制備出適于規(guī)?;a(chǎn)的大尺寸方型硅錠,設(shè)備比較簡單,制造過程簡單、省電、節(jié)約硅材料,對材質(zhì)要求也較低。晶界及雜質(zhì)影響可通過電池工藝改善;由于材質(zhì)和晶界影響,電池效率較低。電池工藝主要采用吸雜、鈍化、背場等技術(shù)。


  近年來吸雜工藝再度受到重視,包括三氯氧磷吸雜及鋁吸雜工藝。吸雜工藝也在微電子器件工藝中得到應(yīng)用,可見其對純度達(dá)到一定水平的單晶硅硅片也有作用,但其所用的條件未必適用于太陽電池,因而要研究適合太陽電池專用的吸雜工藝。研究證明,在多晶硅太陽電池上,不同材料的吸雜作用是不同的,特別是對碳含量高的材料就顯不出磷吸雜的作用。有學(xué)者提出了磷吸雜模型,即吸雜的速率受控干兩個步驟:①金屬雜質(zhì)的釋放/擴(kuò)散決定了吸雜溫度的下限;②分凝模型控制了吸雜的最佳溫度。另有學(xué)者提出,在磷擴(kuò)散時硅的自間隙電流的產(chǎn)生是吸雜機(jī)制的基本因素。

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