1 中国科学院电工研究所, 中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 安徽华晟新能源科技有限公司, 宣城 242000
在户外长期运行中, 不论是晶体硅太阳能电池还是薄膜太阳能电池, 都会受到电势诱导衰减(PID)的影响, 从而导致太阳能电池组件输出功率下降。尽管前人已经开展了许多研究, 但对PID现象的理解及解决方案仍旧不完整。本文主要介绍了晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池的PID现象成因及相关解决办法, 以促进人们对太阳能电池PID现象的深入理解, 以期对太阳能电池的稳定性研究提供指导性意见。
晶体硅太阳能电池 薄膜太阳能电池 电势诱导衰减 输出功率 户外长期运行 稳定性 crystalline silicon solar cell thin film solar cell potential-induced degradation output power long-term outdoor operation stability
1 拉萨师范高等专科学校信息技术系, 西藏 拉萨 850000
2 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
3 扬州鑫晶光伏科技有限公司, 江苏 扬州 225653
对比了具有双层和三层氮化硅减反射膜的单晶硅太阳电池的反射率、内外量子效率、少子寿命及电学特性,模拟了双层和三层氮化硅减反射膜的光学特性,结果表明,三层氮化硅减反射膜具有更好的减反射效果和输出特性。通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺在P型单晶硅上分别制作了双层和三层氮化硅减反射膜,对其减反射效果和钝化效果的分析结果表明,与双层氮化硅减反射膜相比,三层氮化硅减反射膜具有较小的反射率和较好的钝化效果。对具有双层和三层氮化硅减反射膜的单晶硅太阳电池的电学测试结果表明,具有三层氮化硅减反射膜的单晶硅太阳电池的转换效率比具有双层氮化硅减反射膜的单晶硅太阳电池的转换效率有所增大。
材料 单晶硅太阳电池 氮化硅减反射膜 反射率 量子效率 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 061602
利用频域有限差分法，分析了两种典型晶硅电池结构的Ag背反镜的吸收损耗。研究表明：平板型晶硅电池Ag背反镜的损耗主要是由本征吸收和导模共振吸收引起，而表面等离子体共振吸收使TM模的吸收峰峰值大于TE模的吸收峰峰值；织构型的晶硅电池内部光场分布复杂，可在光垂直入射情况下，使TE模和TM模均在有源层中出现较强的导模共振效应，且TM模还可在Ag背反镜中激励起等离子体共振效应，从而使织构型晶硅电池Ag背反镜的吸收谱表现为多峰值特性，且其吸收峰峰值大于平板型晶硅电池的吸收峰峰值。
光学器件 晶硅电池 背反镜 光吸收 频域有限差分法 激光与光电子学进展
2016, 53(6): 060402
中国科学院半导体研究所半导体材料重点实验室, 北京 100083
综述了目前光电转换效率达到25%的单结非聚光晶体硅基太阳能电池研究的最新进展，阐述发射极钝化-背部局域扩散电池结构、叉指背接触结构、异质结结构和异质结背接触结构太阳能电池高效率的原因，并结合我国硅基光伏产业现状进行了发展趋势预测和技术需求分析。
光电子学 晶硅太阳能电池 转化效率 发展趋势 激光与光电子学进展
2015, 52(11): 110002
1 拉萨师范高等专科学校信息技术系, 西藏 拉萨 850007
2 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
采用X 射线光电子能谱(XPS)分析了单层和双层SiNx 膜中的化学键、N/Si 比及Si、N、C、O 原子百分比，进一步验证了等离子体增强化学气相沉积法沉积单层和双层SiNx膜对单晶硅太阳电池电学性能的影响。XPS、反射率及少子寿命的分析表明，NH3和SiH4在单晶硅表面生成了含有H 的SiNx薄膜，双层SiNx外层膜的N/Si 比略高于单层膜，起到了更好的减反射效果，内层膜比单层膜富Si，起到了更好的钝化效果。电学测试结果表明，相比单层SiNx膜单晶硅太阳电池，双层SiNx膜单晶硅太阳电池开路电压提高了2 mV、短路电流提高了47 mA、转化效率提高了0.17%。
光电子学 单晶硅太阳电池 双层SiNx膜 X 射线光电子能谱 键能 转换效率 激光与光电子学进展
2015, 52(6): 061608
利用传递矩阵法(TMM)优化设计多种介质膜材料的单层、双层增透膜结构。利用Silvaco 软件的ATLAS 器件仿真模块建立基于优化增透膜结构的二维晶硅太阳电池结构。对比分析了具有不同单层、双层增透膜结构的晶硅太阳电池的光谱响应情况。结果表明：在200~1100 nm 波长范围内，由多种不同介质材料组成的双层增透膜比单层增透膜具有更小的光反射损耗；双层增透膜结构可有效降低晶硅太阳电池的光谱响应损耗，且性能优于单层增透膜情况。其中MgF2/ZnS 双层增透膜减反效果最好，对380~1000 nm 波长范围的入射光，可将上表面光反射率降低到5％以下。
薄膜 晶硅太阳电池 增透膜 反射损耗 光生电流 激光与光电子学进展
2014, 51(10): 103101
主要介绍了晶体硅太阳电池光电转换效率的工艺优化，特别是对高发射结方阻方面，以及后道工序中如何使之适应高方阻工艺。在高方阻方面主要采用了深结高方阻，这主要是从工艺稳定性方面考虑。通过一系列工艺的优化及大量实验，获得了高达635 mV的开路电压，5.817 A的短路电流，均值18.67%的电池效率。
高方阻发射结 晶体硅电池 转换效率 high sheet resistance emitter crystalline silicon solar cell conversion efficiency
对过去10年晶硅太阳能电池的市场发展情况进行了详细概述，阐明了晶硅电池在未来光伏发电领域所占据的重要地位。从影响晶硅电池组件成本和效率的各种因素出发，对影响晶硅太阳能电池发电成本的各种因素进行了详细剖析。从晶硅太阳能电池组件生产流程的角度看，尽管组件封装部分的成本比重最大，但组件成本的降低却主要依赖于硅锭生长、切片及电池加工等几个部分技术水平的不断提高。从生产过程的基本要素角度看，不断降低组件加工过程中的原材料成本和持续改进加工技术，将是降低晶硅电池组件成本的基本途径。最后，结合晶硅电池的最新技术报道，分别从晶硅电池生产流程和增效技术角度对其各项技术的未来发展趋势进行了展望。
晶硅太阳能电池 成本 效率 发展趋势 激光与光电子学进展
2013, 50(3): 030002
