《高效太陽電池表面織構與鈍化研究》是依託上海交通大學，由黃惠良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高效太陽電池表面織構與鈍化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃惠良
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中國的光伏產業在世界排名第一，然而，先進的智慧財產權問題依舊是制約光伏產業發展的關鍵。目前，單/多晶矽太陽電池由於其技術的成熟度高，在光伏行業扮演著極其重要的角色，其發展前景在於光電轉換效率進一步提升。本項目擬研製欄柵型單/多晶矽太陽電池，通過電學與光學仿真對太陽能電池組件進行結構設計與和光電轉換效率分析，探討欄柵型納米結構間的光波傳輸和光學干涉現象對陷光效應的影響，研究三維空間欄柵型表面結構的納米尺寸效應，提高太陽電池在各光波範圍的量子效率；採用積體電路工藝技術，用高介電薄膜取代傳統的二氧化矽層，採用高介電材料超薄氧化層對太陽電池表面鈍化，經由超薄氧化層內的固定電荷來改變太陽電池表面的電場分布，大幅降低表面載子的複合速度和增大開路電壓，改進表面鈍化效應；研究電化學刻蝕條件對欄柵型結構的溝槽孔徑和密度等調控，實現最佳化結構與性能，提升光電轉換效率，為發展太陽電池技術建立先進的智慧財產權基礎。
結題摘要
（1）採用金屬 Ag 輔助的化學腐蝕法和金屬 Ni 輔助的反應離子刻蝕法實現晶體矽表面制絨，得到微納減反結構，以降低表面反射率。通過金屬 Ag 輔助的化學腐蝕法對金字塔結構的單晶矽和溝壑結構的多晶矽表面進行二次腐蝕，可以得到微納結構的絨面。利用 Ni 薄膜在 900 °C 的高溫下退火自發縮聚形成的 Ni 納米顆粒作 為掩膜板，然後通過反應離子刻蝕技術實現多晶矽太陽電池表面制絨，得到納米柱結構的絨面。其中，Ni 納米顆粒作為掩膜板對納米柱結構的調控起著關鍵作用。該納米柱結構陷光性能優異，在 400 ~ 1000 nm 的波長範圍內，表面反射率能夠降低至 2% 以下，電池的轉換效率可以達到 12.01%。 （2）將 ALD 沉積的高 K 介電薄膜 Al2O3、HfO2 和兩者的混合薄膜(HfO2)x(Al2O3)1-x 作為鈍化層套用在單晶矽太陽電池中，降低了載流子的複合速率，實現了開路電壓的提高和轉換效率的改善。通過改變(HfO2)x(Al2O3)1-x 薄膜中 Hf 和 Al 的比例，可以調 節薄膜表面固定電荷的數量從負到正變化，其中 ALD- Al2O3 介電薄膜表面存在負的固定電荷，為-6.4 × 1011 cm-2，而 HfO2 介電薄膜存在正的固定電荷，為 3.2 × 1012 cm-2。在氧氣氛圍中退火 1 min 可以改善高 K 介電薄膜鈍化的矽基底的有效少子壽命。 （3）通過靜電自組裝技術和超音波霧化噴頭噴塗技術將 SiO2 納米球組裝在晶體矽太陽電池表面，利用 SiO2 納米球做減反層來進一步降低電池的表面反射率，提高電池的轉換效率。採用超音波霧化噴頭噴塗技術在多晶矽太陽電池表面噴塗100 nm 和200 nm的SiO2納米球時，發現100 nm 和200 nm 的 SiO2納米球作為塗 層能夠降低表面反射率，提高多晶矽太陽電池的轉換效率，尤其是在多晶矽太陽電池 表面噴塗 100 nm 的 SiO2納米球一個循環時，電池轉換效率的改善最為顯著。 （4）製備銀銅納米粉末，利用絲網印刷技術製備出太陽能電池片正電極，並確定了燒結工藝。太陽模擬器的測試結果表面在電極中加入10%納米銀銅顆粒能夠將太陽能電池片的效率從6.9856％提高到7.0577％。製備納米銀銅核殼粉末，在電極中加入10%納米銀銅核殼顆粒能夠將太陽能電池片的效率從6.9856％提高到7.4
