中国科学院微电子研究所-PERC晶体硅高效电池研究

贾锐、陶科、孙昀、姜帅

Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China

中国科学院微电子研究所

2016‐6‐29

PERC 晶体硅高效电池研究

The research of PERC high efficiency solar cell

提纲

1、中科院微电子研究所研究简介

2、PERC电池的优势(和Al‐BSF比较)

3、PERC电池模拟及性能提升研究

4、PERC电池的光衰问题

5、结论

2015年7月17日，德国SolarWorld 宣布其完全用可产业化的方法，制备出效率达到21.7%的PERC 电池，为目前最高效率，并得到Fraunhofer ISE 的认证。

http://www.pv ‐/news/solarworld_touts_21.7_perc_world_record_efficiecny

2017年年底，通过其

HELENE 计划，效率

达到22.5%

Al‐BSF常规电池Vs. PERC电池

如果电子到背面，通常会被捕获而对电流没有贡献PERC结构，极大减少了电子在背面被捕获几率，使其到发射极的几率增大

长波长的光被背电极吸收，转换成热长波长的光被背钝化膜反射，增加了光的吸收和利用

PERC电池的优点：表面钝化、光的吸收再利用和减少复合常规PERC

常规PERC

Al‐BSF电池Vs. PERC电池: 反射率和内量子效率比对

2013‐2015年PERC电池的设备商、制造商和研究机构

德国ISFH技术：可

产业化PERC21.2%

Source: Greentechmedia，2014

47% Source: ITRPV 2014

提纲

1、中科院微电子研究所太阳电池研究简介

2、PERC电池的优势（和Al‐BSF比较）

3、PERC电池模拟及性能提升研究

4、PERC电池的光衰问题

5、结论

Source: Nico et al, 2014PERC 电池效率提高的途径 空穴的输运

衬底的复合

金属化

背表面复合

前表面复合衬底电阻率2.5 Ω∙cm

衬底电阻率、少子寿命和效率的关系

Source: 29th EUPVSEC 2014, solarworld

高少子寿命

(>100微秒)，有

利于高效PERC 电

池的实现。

低电阻率有利

于PERC 电池效

率的提升

依据衬底电阻率和少子寿命，pitch可在一个范围内变化

Source: Fisher, 2014

Franziska Wolny et al SiliconPV: 2013, Hamelin, Germany

再生@0.4 sun & 165℃三种

电阻

率电

池

低电阻率：

Voc ‐

relative=0.25%@20

min ，再生恢复

再生@0.4 sun & 185℃ 再生的时间严重依赖于温度；

再生的效率依赖于温度；

因此可以根据电阻率的实际情况选定合适的再生温度和时间。

低电阻率：

Voc ‐relative=0.

06%@20 min

没有再生的情况下：

高电阻率效率衰减

1.5%@142h, light

exposure

低电阻率效率衰减

5.5% @142h, light

exposure

三种电

阻率电

池

有再生的情况下：

高电阻率效率衰减1.5%@142h, light exposure

低电阻率效率衰减3% @142h, light exposure 还有光衰，说明除了衬底B‐O导致光衰外，还有别的衰减机理存在

不同再生温度下LID： 再生温度高，LID小

电阻率小，LID大

生产中选择合适的再生温度，需要根据实际情况进行探索

提纲

1、中科院微电子研究所太阳电池研究简介

2、PERC电池的优势（和Al‐BSF比较）

3、PERC电池模拟及性能提升研究

4、PERC电池的光衰问题

5、结论

结论

PERC电池效率将会不断提高，大规模生产将会在未来几年实现；

PERC电池的诸多问题，如光衰问题、背面钝化问题等将得到逐步克服；

PERC电池中的诸多机理问题，需要深入地开展研究，以提高效率；

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