激光掺杂增强IBC太阳能电池中的氧化作用

2024-02-22 09:00

近日，康斯坦茨国际太阳能研究中心（ISC）和代尔夫特理工大学的研究人员找到了一种对叉指背接触（IBC）电池后端进行图案化的方法，以提高太阳能电池的效率。

IBC电池最初是在20世纪70年代提出的，最早主要应用于高聚光系统中。其结构一般以n型硅作为基底，前表面是n＋的前场区FSF，背表面为叉指状排列的p＋发射极Emitter和n＋背场BSF。前后表面均采用 SiO2／SiNx 叠层膜作为钝化层。正面无金属接触，背面的正负电极接触区域也呈叉指状排列。

由于IBC电池正面没有金属遮挡，因此具有更高的光子撞击转换面积，可以实现电池前表面钝化及表面陷光结构的最优化设计，最大限度地降低电池界面缺陷，获得较低的表面复合速率和表面反射，增强对光学的吸收利用。此外，正负电极均设置在电池背光面，不必考虑电极遮挡问题，可适当增加正负电极的接触宽度，从而降低串联电阻，提升电池转换效率。

IBC电池的核心问题是如何在电池背面制备出质量较好、呈叉指状间隔排列的P区和N区。据了解，研究人员开发了一种新技术，通过激光掺杂工艺对 IBC 太阳能电池的背面或后端进行图案化，从而增强选定区域的氧化。

研究小组发现，这样不仅能实现更为高效的图案化，还可作为后续制造工序的保护层，其展现出巨大的潜力，这有助于扩大生产规模并实现太阳能技术的商业化应用。新方法主要是利用磷硅酸盐玻璃层在高磷浓度的局部激光掺杂区域下增强氧化性能。

自20世纪70年代初开发出第一批 IBC 电池以来，它们已广泛用作太阳能电池的背面或非照明面。与传统的双面接触式太阳能电池相比，IBC电池的优势在于它们消除了正面金属指和汇流条造成的任何光学遮蔽损失。这使得太阳能电池具有更高的短路电流密度，并降低了模块内部电池互连的复杂性。

因此，可以在IBC结构的前表面上使用更全面的前表面纹理和光捕获方案。这种设计架构使其成为采用钙钛矿等更高带隙技术的机械堆叠串联电池的完美组件。