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干货!IBC电池技能介绍与工业化探究

1.IBC电池

简介及开展

1.1 IBC电池介绍

 IBC(Interdigitated back contact指穿插背触摸)电池是指正负金属电极呈叉指状办法摆放在电池背光面的一种背结背触摸的太阳电池结构,它的p-n结坐落电池反面,电流归于二维传输模型。MWT、EWT也归于背触摸太阳电池,但因其p-n结坐落电池正面,故称之为前结背触摸太阳电池。

 IBC电池的结构如图1,一般以n型硅作为基底,前外表是n+的前场区FSF,背外表为叉指状摆放的p+发射极Emitter和n+背场BSF。前后外表均选用SiO2/SiNx叠层膜作为钝化层。正面无金属触摸,反面的正负电极触摸区域也呈叉指状摆放。

IBC电池的结构如图1,一般以n型硅作为基底,前外表是n+的前场区FSF,背外表为叉指状摆放的p+发射极Emitter和n+背场BSF。前后外表均选用SiO2/SiNx叠层膜作为钝化层。正面无金属触摸,反面的正负电极触摸区域也呈叉指状摆放。

FSF的作用是使用场钝化效应下降外表少子浓度,然后下降外表复合速率,一起还能够下降串联电阻,进步电子传输才能,可通过磷分散或离子注入等技能构成;反面Emitter的作用是与n型硅基底构成p-n结,有效地别离载流子,能够通过硼分散或旋涂的办法制备;反面BSF首要是与n型硅构成凹凸结,诱导构成p-n结,增强载流子的别离才能,可通过磷分散或离子注入构成;反面p/n替换的叉指状结构的构成是IBC电池的技能中心,可通过光刻、掩膜、激光等办法完结。

image.png

▲图1. IBC电池结构示意图[1]

1.2 IBC电池开展进程

1975年Schwartz等人提出了背触摸的概念,之后通过多年的研讨开展,人们研制出了指穿插式的IBC太阳电池,开端此类电池首要使用于聚光体系。

1984年,Swanson等人报导了与IBC相似的点触摸(Point Contact Cell, PCC)太阳电池,并在88倍聚光体系下得到19.7%的转化功率,与正常IBC电池比较,工艺进程更为杂乱,不易大规模推行。

第二年,Verlinden等人在规范光照下,制备出功率21%的IBC太阳电池。1997年,SunPower公司和斯坦福大学开发的IBC电池,在1个光照下得到23.2%的转化功率。2004年,SunPower公司选用点触摸和丝网印刷技能研制出第一代大面积(149cm2)的IBC电池A-300,电池功率为21.5%。

2007年,SunPower公司通过对原有A-300 IBC电池工艺的优化和改善,研制出可量产的均匀功率22.4%的第二代IBC电池。2014年,SunPower公司在n型CZ硅片上制备的第三代IBC太阳电池,最高功率抵达25.2%。

现在在IBC电池的研讨基础上,人们也在测验将IBC电池与其它电池相交融的研制思路,如HBC(Heterojunction Back Contact)电池是将HIT异质结电池与IBC相结合的结构,在2017年现已报导出了26.6%的电池转化功率。

image.png

2.IBC电池的

优势及应战

2.1 优势

IBC电池发射区和基区的电极均处于反面,正面彻底无栅线遮挡,由于这种特别的结构规划,使它具有以下优势:

1)电池正面无栅线遮挡,可消除金属电极的遮光电流丢失,完结入射光子的最大使用化,较惯例太阳电池短路电流可进步7%左右;

2)正负电极都在电池反面,不必考虑栅线遮挡问题,可适当加宽栅线比例,然后下降串联电阻,进步FF;

3)由于正面不必考虑栅线遮光、金属触摸等要素,可对外表钝化及外表陷光结构进行最优化的规划,可得到较低的前外表复合速率和外表反射,然后进步Voc和Jsc;

4)外形漂亮,特别适用于线上百家乐修建一体化,具有较好的商业化远景;

2.2 应战

尽管IBC电池存在许多长处,但一起它也面对许多应战:

1)对基体资料要求较高,需求较高的少子寿数。由于IBC电池归于背结电池,为使光生载流子在抵达反面p-n结前尽可能少的或彻底不被复合掉,就需求较高的少子分散长度。

2)IBC电池对前外表的钝化要求较高。假如前外表复合较高,光生载流子在未抵达反面p-n结区之前,已被复合掉,将会大幅下降电池转化功率。

3)工艺进程杂乱。反面指穿插状的p区和n区在制作进程中,需求屡次的掩膜和光刻技能,为了避免漏电,p区和n区之间的gap区域也需十分精准,这无疑都增加了工艺难度。

4)IBC杂乱的工艺进程使其制作本钱远高于传统晶体硅电池。

正是由于上述应战,使得IBC电池的工业化之路充溢阻止。现在中来光电现已完结IBC电池中心技能的研制进程,正在积极探究IBC电池的工业化开展。

3.中来IBC电池

工业化开展

IBC电池的中心技能之一是其反面电极的规划,由于它不只影响电池功能,还直接决议了IBC组件的制作工艺。依照电极规划的不同,中来IBC电池包括三种首要类型,如图2所示。

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