太阳能电池设计

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新能源科学与工程 1101 班
光伏课程设计
一、 电池的设计要求和初步设计
1.1 电池设计要求
本电池为高效晶硅太阳电池，电池的尺寸为 156mm × 156mm ,电池效率
η ≥ 19 ，主栅线数为 3.
1.2 初步设计
设计电池为单晶硅太阳电池， 硅片厚 200 µ m ,采用 P 型衬底， 电阻率为 2 2Ωcm 。 电池上表面结构化采用金字塔绒面,采用氮化硅做单层减反膜,同时起到对发射极 表面进行钝化作用。电极主栅线和副栅线均采用等宽设计,利用丝网印刷技术得 到,栅线采用银浆印刷而得,并用锡条做互联条。电池背面场采用点接触结构。
（2.2）
填充因子为：
FF =
（2.3）
其中 voc 为归一化电压，由下式给出
voc = Voc / (kT ) q
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2.2 参数计算
太阳电池的效率 η 为： = η Vmp I mp Voc I sc FF = Pin Pin （2.4）
其中 Pin 为入射到太阳电池的总功率，在标准测试条件下（辐照强度 1000W/m2）： Pin =0.156×0.156×1000=24.336W 现设计太阳电池的开路电压为 Voc =650mV 则归一化电压为：
voc = Voc / (kT ) = 650 ÷ 26 = 25 q
其中在室温下 kT =26mV q 将归一化电压的值代入式 2.3 得： 25 − ln(25 + 0.72) = FF = 0.8366 25 （2.5）
(2.6)
η Pin
Voc FF
(2.7)
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目录
一、 电池的设计要求和初步设计.......................................................................... 2 1.1 电池设计要求.................................................................................................. 2 1.2 初步设计.......................................................................................................... 2 太阳能电池主要性能参数.............................................................................. 2 二、 2.1 输出参数.......................................................................................................... 2 2.2 参数计算.......................................................................................................... 3 2.3 性能参数表...................................................................................................... 4 光学设计.......................................................................................................... 5 三、 3.1 减反膜设计...................................................................................................... 5 3.1.1 设计原理............................................................................................... 5 3.2 钝化设计.......................................................................................................... 6 3.2.1 钝化原理............................................................................................... 6 3．2.2 钝化硅太阳电池的减反膜材料设计 .............................................. 7 3 .3 绒面设计......................................................................................................... 7 3 .3.1 设计原理.............................................................................................. 7 3 .3.2 绒面设计效果估算.............................................................................. 8 3 .3.3 绒面结构参数...................................................................................... 8 背面场结构设计.............................................................................................. 9 四、 4.1 结构设计.......................................................................................................... 9 4.2 接触点数目计算.............................................................................................. 9 发射结和电极设计........................................................................................ 10 五、 5.1 结深和方块电阻............................................................................................ 10 5.2 发射区和衬底掺杂浓度................................................................................ 11 5.2.1 发射区掺杂浓度................................................................................. 11 5.2.2 衬底掺杂浓度..................................................................................... 11 5.3 栅线的接触电阻............................................................................................ 11 5.4 副栅线的宽度................................................................................................ 12 5.4 栅线金属层薄层电阻.................................................................................... 12 5.5 发射结和电极设计参数表............................................................................ 13 栅线设计........................................................................................................ 13 六、 6.1 栅线设计原理................................................................................................ 13 6.2 栅线设计计算................................................................................................ 16 设计总结........................................................................................................ 17 七、 参考文献........................................................................................................ 18 八、 附录................................................................................................................ 19 九、
由以上计算所的各参数值代入得 0.2* 24.366 = I sc = 8.946 A 0.65*8.366 电流密度为：
(2.8)
8.946 (2.10) = 367.6 = A / m 2 36.76mA / cm 2 0.156*0154 根据 2.1 和功率与电压电流关系: (2.11) P = VI 得所设计太阳电池的理论输出特性如图 2.1（程序见附录 1） = J sc
二、 太阳能电池主要性能参数
2.1 输出参数
通常用来描述太阳能电池输出特性的三个参数为开路电压 Voc ， 短路电流 I sc ， 和填充因子 FF 。 短路电流为：
= I I 0 (e qV
kT
− 1) − I L
（2.1）
其中 I 0 为电池的饱和电流， I L 为光生电流。 开路电压为：
= Voc I kT ln( L + 1) q I0 voc − ln(voc + 0.72) voc + 1
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中南大学
光伏课程设计 本科生课程设计（实践）任务书、设计报告
课程名称： 156mm*156mm高性能晶硅电池的初步设计(主 栅线数 3,效率 ≥ 19% ） 学院名称： 专业班级： 指导老师： 学生姓名： 学生学号： 设计日期： 能源科学与工程学院 新能源 1101 班 周继承 李红江 1003110429 2014 年 10 月 12 日
33绒面结构参数41结构设计42接触点数目计算1051结深和方块电阻1052发射区和衬底掺杂浓度11521发射区掺杂浓度11522衬底掺杂浓度1153栅线的接触电阻1154副栅线的宽度1254栅线金属层薄层电阻1255发射结和电极设计参数表1361栅线设计原理1362栅线设计计算19新能源科学与工程1101电池的设计要求和初步设计11电池设计要求本电池为高效晶硅太阳电池电池的尺寸为156mm156mm电池效率1912初步设计设计电池为单晶硅太阳电池硅片厚200采用p型衬底电阻率为2电池上表面结构化采用金字塔绒面采用氮化硅做单层减反膜同时起到对发射极表面进行钝化作用