ITO點接觸方案在HBC電池中的應用

一種新型的晶體硅（c-Si）太陽能電池設計，基于雙面異質(zhì)結背接觸太陽能電池（HBC電池），并采用了透明導電氧化物（TCO）。三種雙面HBC電池方案：全面積接觸、點接觸以及ITO點接觸，結果表明ITO的點接觸方案在三種方案中最為優(yōu)越。

異質(zhì)結背接觸（HBC電池）

HBC 太陽能電池結構

結合了c-Si/a-Si異質(zhì)結和背接觸方案，提供了高短路電流密度和高開路電壓。

c-Si/a-Si 異質(zhì)結提供了優(yōu)異的鈍化效果，通過分離p-n 結界面和抑制界面載流子損失，提高了開路電壓（Voc）。BC電池結構去除了正面金屬，避免了正面光遮擋，從而提高了光電流，進而增加了短路電流密度（Jsc）。

雙面HBC太陽能電池

雙面HBC電池是一種能夠從兩個方向吸收光線的太陽能電池技術。

三種不同的雙面HBC太陽能電池的接觸方案

全面積接觸：發(fā)射極-背表面場的間距被增加，以便讓更多的光線能夠進入電池的背面。

點接觸：通過減少背面銀面積來實現(xiàn)，但仍然保持了一定的載流子收集能力。

ITO接觸：采用了點接觸設計，但引入了ITO材料來覆蓋所有的a-Si表面。

雙面HBC 的建模參數(shù)

體電阻率：7 Ω?cm 的體電阻率影響電池內(nèi)部的電流傳導。較高的體電阻率可能導致內(nèi)部電阻增加。

體厚度、電池周期寬度和發(fā)射極寬度：200 μm 的體厚度、1,100 μm 的電池周期寬度和 1,000 μm 的發(fā)射極寬度共同決定了電池的結構尺寸。

接觸電阻率：1 mΩ·cm 的接觸電阻率影響著電極與半導體之間的接觸特性。較低的接觸電阻率有助于降低接觸電阻，減少在電極接觸處的能量損失，提高電池的填充因子和輸出功率。

HBC電池表面反射率

HBC太陽能電池不同區(qū)域的表面反射率

前表面反射率：

從圖中可知前表面反射率較高，這意味著有相當一部分入射光在電池前表面被反射出去，未能進入電池內(nèi)部參與光電轉換過程。較高的前表面反射率會降低電池對光的吸收效率，進而影響短路電流密度（Jsc）。

后表面（鈍化層）反射率：

后表面（鈍化）反射率相對較高，這一特性有利于將從電池背面入射或內(nèi)部反射到背面的光反射回電池內(nèi)部，增加光在電池內(nèi)的多次反射和吸收機會，從而提高光的利用率，對提高電池的雙面性和整體光吸收性能有積極作用。

ITO表面反射率：

較低的ITO內(nèi)部光反射率雖可能導致一部分正面入射光從ITO 區(qū)域逃逸，但研究發(fā)現(xiàn)即使如此，減小背面銀面積仍能增加Jsc，說明在該電池結構中，背面?zhèn)鹊墓庹諏﹄姵匦阅艿挠绊懜鼮轱@著，盡管ITO內(nèi)部光反射率低，但背面光吸收的增加在一定程度上彌補了內(nèi)部光反射損失帶來的影響。

HBC太陽能電池性能的深入分析

建模參數(shù)

HBC太陽能電池的J-V特性曲線

曲線顯示出在低電壓時電流迅速上升，隨著電壓增加電流逐漸趨于平穩(wěn)，然后在接近開路電壓時電流下降至接近零。

HBC電池性能參數(shù)

性能優(yōu)化：通過優(yōu)化ITO層的參數(shù)，可以顯著提高HBC太陽能電池的光電轉換效率。電池的JSC、VOC和FF均達到或接近理論值，表明電池設計和制造工藝的高效性。

技術優(yōu)勢：雙面HBC太陽能電池的設計充分利用了雙面光吸收的優(yōu)勢，提高了電池的光利用率和輸出功率。ITO層的使用有效地解決了a-Si層載流子遷移率低的問題，提高了電池的整體性能。

雙面HBC電池不同接觸方案下的性能變化

全面積接觸方案：存在一個最優(yōu)的發(fā)射極-BSF間距，可以平衡背面光吸收和載流子傳輸效率，從而最大化電池性能。設計時需要考慮如何最小化內(nèi)阻和最大化光吸收。

點接觸方案：接觸面積的增加雖然可以提高光吸收，但也需要考慮載流子傳輸效率和電池內(nèi)阻。最佳的接觸面積比例是實現(xiàn)高功率密度和高FF的關鍵。

帶ITO的點接觸方案：ITO的使用顯著改善了電池性能，尤其是在載流子傳輸方面。最小化背面銀面積同時使用ITO可以提高電池的光電轉換效率。

對比三種方案可知，全面積接觸方案由于增加間距對載流子收集影響過大，導致電池性能不佳；點接觸方案受a - Si 低遷移率限制，在背面銀面積和光吸收之間存在權衡；帶ITO 的點接觸方案相對更優(yōu)，通過ITO解決了載流子傳輸問題，使背面光吸收的增加能有效提升電池性能。

雙面HBC太陽能電池的性能優(yōu)化需要在提高光吸收和載流子傳輸效率之間找到平衡。帶ITO的點接觸方案通過改善載流子傳輸，顯著提升了電池的整體性能。絨面反射率的優(yōu)化進一步增強了背面光的吸收，這對于雙面電池的能量產(chǎn)出至關重要。

美能絨面反射儀

美能絨面反射儀RTIS通過漫反射激發(fā)電池片，然后通過8度角采用光譜儀檢測。RTIS具有定位的機臺和導軌，能夠方便而快速地送入樣品，實現(xiàn)電池片樣品的定位，提高使用人員的工作效率。

光譜測試范圍可達：350-1050nm

快速、自動任意多點測量

每點測試速度約0.1s，檢測時間僅為傳統(tǒng)反射率的1/10

精準測量反射率、膜厚等多項重要參數(shù)

隨著雙面HBC太陽能電池技術的不斷進步，美能絨面反射儀能夠精確測量和分析絨面結構的反射特性，為研究人員提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持，幫助他們更好地理解和優(yōu)化光吸收效率。

原文出處：Bifacial Heterojunction Back Contact Solar Cell: 29-mW/cm2 Output Power Density in Standard Albedo Condition

*特別聲明：「美能光伏」公眾號所發(fā)布的原創(chuàng)及轉載文章，僅用于學術分享和傳遞光伏行業(yè)相關信息。未經(jīng)授權，不得抄襲、篡改、引用、轉載等侵犯本公眾號相關權益的行為。內(nèi)容僅供參考，若有侵權，請及時聯(lián)系我司進行刪除。