光学损失和电学损失中的欧姆接触损失非常容易理解,而光生载流子复合损失是什么呢?光生载流子的复合主要是由于高浓度的扩散层在电池前表面引入大量的复合中心,此外,当少数载流子的扩散长度与硅片的厚度相当或超过硅片厚度时,电池背表面的复合速度对太阳能电池特性的影响也很明显。
晶体硅太阳电池的转换效率损失
提高晶体硅太阳电池光电转换效率的方法
以减少各种损失为改善思路,提高晶硅太阳能电池转换效率主要有如下方法:
1、制作光陷阱结构。硅表面的光反射损失在损失比例中占了相当大的比重。为了降低光反射损失,通常会采用化学腐蚀法在电池表面制作绒面结构,可将电池表面的反射率降低到10%以下。目前较为先进的制绒技术是反应等离子蚀刻技术(RIE)。
另外,也可通过光刻的手段制作倒置金字塔陷光结构,虽然此方法能更有效的地降低光反射率,但成本比化学腐蚀制绒法高,因此不适合在生产上大规模使用。
倒置金字塔陷光结构
2、制作减反射膜。在晶体硅表面制作一层具有一定折射率的膜,可以使入射光产生的各级反射相互间进行干涉甚至完全抵消。减反射膜不但可进一步减少光反射损失,还能提高电池的电流密度并起到保护电池、提高电池稳定性的作用。目前,一般采用TiO2、SiO2、SnO2、ZnS、MgF2等材料在晶体硅太阳电池表面制作单层或双层减反射膜。
3、制作钝化层。通过制作钝化层,可阻止载流子在一些高复合区域(如电池表面、电池表面与金属电极的接触处)的复合行为,从而提高电池的转换效率。一般会采用热氧钝化、原子氢钝化,或利用磷、硼或铝在电池的表面进行扩散钝化。
热氧钝化是在电池的正面和背面形成氧化硅膜,可以有效地阻止载流子在表面处的复合;原子氢钝化是因为硅的表面有大量的悬挂键,这些悬挂键是载流子的有效复合中心,而原子氢可以中和悬挂键,所以减弱了复合。