新技术可能使基于p型晶片的异质结太阳能电池更接近批量生产

来自澳大利亚新南威尔士大学 (UNSW)和俄罗斯异质结太阳能组件生产商Hevel Solar 的一组科学家开发了一种新型氢化工艺，据称该工艺有可能提高 p 型异质结 (SHJ) 的稳定效率基于掺镓硅片的太阳能电池。

太阳能行业通常适用的n型磷-掺杂切克劳斯基-生长的硅(CZ-Si)的生产SHJ细胞的晶片，这些保证没有易感性硼氧光诱导降解(BO LID)是典型的p 型掺硼晶片会随着时间的推移严重影响 SHJ 电池的性能。N 型晶圆确保了更高的稳定性，但是，它们目前的生产成本比 p 型晶圆更昂贵，而后者是制造 PERC 电池的主流解决方案。这意味着使用 p 型晶圆可能会进一步降低异质结技术的成本，因为晶圆成本仍占电池总成本的 40%。

然而，为了与 n 型器件竞争，p 型异质结电池必须表现出改进的性能。“我们在大规模生产中用于解决 p 型 PERC 太阳能电池中的 LID 和 LeTID 的先进氢化技术 (AHT) 可用于 p 型 SHJ 太阳能电池，以在使用掺硼 p 型 Cz 晶片时解决 BO LID ，”研究合著者布雷特哈勒姆告诉光伏杂志。“尽管在这项工作中掺镓和 n 型 SHJ 太阳能电池是稳定的并且不需要提高稳定性的工艺，但我们已经证明这些相同的工艺可以提高掺镓和n 型SHJ的效率太阳能电池绝对值降低了 0.4-0.7%。”

该研究小组解释说，Shin Etsu的镓掺杂专利 (US6815605B1)的到期鼓励太阳能行业采用 p 型掺镓 Cz-Si 晶圆，并将其描述为 SHJ 细分市场的潜在主流解决方案。下一个十年。

在 Hevel 运营的现有 SHJ 生产线上，使用新的先进氢化工艺 (AHP) 开发了两种太阳能电池，使用分别掺杂硼 (B) 和镓 (Ga) 的156.75x156.75mmp 型晶片。第一批产品由中国制造商隆基提供，第二批由台湾晶圆制造商中美硅 (SAS) 提供。科学家们还构建了一个标准的 n 型 SHJ 器件作为参考。

所有晶片最初都用氢氧化钾 (KOH) 锯损伤蚀刻和 KOH 各向异性纹理处理。B 掺杂的氢化非晶硅 (a-Si:H) 层沉积在晶片的背面，然后使用等离子体增强化学物质在晶片的正面沉积本征和 P 掺杂的 a-Si:H 层气相沉积 (PECVD)。在最后一步中，通过物理气相沉积在两侧沉积铟锡氧化锡 (ITO) 透明导电氧化物 (TCO) 层。

据科学家介绍，用 B 掺杂晶片构建的电池表现出 20.5% 的效率和719.6mV的开路电压，而发现 Ga 掺杂器件的效率为 22.6%，填充因子为78.2%, 730 mV 的开路电压并且在光浸泡期间没有退化。“掺镓 SHJ 太阳能电池的转换效率仍然低于 n 型参考电池，这主要是由于填充因子 (FF) 降低了，”俄澳集团肯定地说。“需要进一步的工作来克服这种 FF 限制，以促进高效的掺镓 SHJ 太阳能电池。”

“我们已经与许多 n 型 SHJ 太阳能电池制造商展示了这种多功能工艺，并且有可用的商业工具，这些工具已经在工业 n 型 SHJ 太阳能电池的生产中实施，”Hallam 说，他指的是该过程直接适用于工业生产。“我们可能需要做更多的工作来了解具有不同工具集和加工条件的不同 SHJ 太阳能电池制造商的确切要求。”

仍然必须进行成本评估。“成本与解决 p 型 PERC 电池中的 LID/LeTID 的方法以及为工业 n 型 SHJ 太阳能电池和 TOPCon 太阳能电池实施先进的氢化工具时的成本相同，”新南威尔士大学的研究人员说。

据他介绍，p 型 SHJ 太阳能电池的潜在问题可能是晶圆质量。“但对于任何用于 SHJ 太阳能电池制造的晶片，无论是 p 型还是 n 型，都是如此，”他强调说。“即使对于具有几毫秒起始寿命的 n 型晶圆，我觉得我们真的应该添加像吸气这样的预处理。”

太阳能电池和相关的氢化过程在RRL Solar发表的论文《用掺镓和掺硼硅晶片制造的硅异质结太阳能电池的稳定性研究》中介绍。