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选择性发射极晶体硅太阳电池的二维器件模拟及性能优化

贾晓洁 艾斌 许欣翔 杨江海 邓幼俊 沈辉

选择性发射极晶体硅太阳电池的二维器件模拟及性能优化

贾晓洁, 艾斌, 许欣翔, 杨江海, 邓幼俊, 沈辉
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  • 利用PC2D二维模拟软件对选择性发射极晶体硅太阳电池(SE电池)进行了器件模拟和参数优化的研究. 在对丝网印刷磷浆法制备的SE电池的实测典型电流-电压曲线实现完美拟合的基础上,全面系统地研究了栅线、基区、选择性发射区和背表面场层等的参数对电池性能的影响. 模拟表明:基区少子寿命、前表面复合速度和背表面复合速度是对电池效率影响幅度最大的三个参数. 在所研究的参数范围内,当基区少子寿命从50 s上升到600 s时,电池效率从18.53%上升到19.27%. 低的前表面复合速度是使发射区方块电阻配比优化有意义的前提. 要取得理想的电池效率,背表面复合速度需控制在500 cm/s以下. 此外,对于不同的前表面复合速度,电池效率的最大值总是在5090 / 的重掺区方阻、110180 /的轻掺区方阻的范围内取得. 对不同的栅线数目,重掺区宽度与栅线间距之比为32%时,电池的效率最高. 另外,在主栅结构保持较低面积比率的前提下,主栅数目的增加也可提高效率. 最后,通过优化p型SE电池的效率可达到20.45%.
      通信作者: 艾斌, stsab@mail.sysu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:50802118)、广东省战略性新兴产业核心技术攻关项目(批准号:2011A032304001)和中央高校基本研究经费青年教师培育项目(批准号:11lgpy40)资助的课题.
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    Cabanas-Holmen K, Basore P 2011 Proceedings of Silicon PV Leuven, Belgium

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    Meier D, Good E, Garcia R, Bingham B, Yamanaka S, Chandrasekaran V, Bucher C 2006 Proceedings of Photovoltaic Energy Conversion, Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference Waikoloa HI, May 7–12, 2006 p1315

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-09
  • 修回日期:  2013-11-29
  • 刊出日期:  2014-03-05

选择性发射极晶体硅太阳电池的二维器件模拟及性能优化

  • 1. 中山大学, 光电材料与技术国家重点实验室, 广东省光伏技术重点实验室, 广州 510006;
  • 2. 南玻集团太阳能事业部研发中心, 东莞 523141
  • 通信作者: 艾斌, stsab@mail.sysu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:50802118)、广东省战略性新兴产业核心技术攻关项目(批准号:2011A032304001)和中央高校基本研究经费青年教师培育项目(批准号:11lgpy40)资助的课题.

摘要: 利用PC2D二维模拟软件对选择性发射极晶体硅太阳电池(SE电池)进行了器件模拟和参数优化的研究. 在对丝网印刷磷浆法制备的SE电池的实测典型电流-电压曲线实现完美拟合的基础上,全面系统地研究了栅线、基区、选择性发射区和背表面场层等的参数对电池性能的影响. 模拟表明:基区少子寿命、前表面复合速度和背表面复合速度是对电池效率影响幅度最大的三个参数. 在所研究的参数范围内,当基区少子寿命从50 s上升到600 s时,电池效率从18.53%上升到19.27%. 低的前表面复合速度是使发射区方块电阻配比优化有意义的前提. 要取得理想的电池效率,背表面复合速度需控制在500 cm/s以下. 此外,对于不同的前表面复合速度,电池效率的最大值总是在5090 / 的重掺区方阻、110180 /的轻掺区方阻的范围内取得. 对不同的栅线数目,重掺区宽度与栅线间距之比为32%时,电池的效率最高. 另外,在主栅结构保持较低面积比率的前提下,主栅数目的增加也可提高效率. 最后,通过优化p型SE电池的效率可达到20.45%.

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