(钙钛矿/同质结晶硅串联叠层电池效率超22%_为什么要同质结?)

时间:01月07日 来源:太阳能充电控制器 访问:
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 为什么要同质结?

 
笔者第一次用“同质结”这个术语,觉得比较别扭。毕竟绝大部分的晶硅电池不就是扩散就是离子注入,被掺杂的材料都是晶体硅,当然是同质结。这就跟说“普通人”是“非基因改造人类”差不多。当然这里主要是为了跟HIT区分开来,所以强调“同质”。
 
其实同质异质并不重要,重要的是制备温度。我们知道钙钛矿/晶硅电池的制备顺序是先晶硅后钙钛矿,这个温度耐受性就比较重要了。比如我们知道的最普遍的基于介孔氧化钛电子传导层的钙钛矿太阳能电池的制备温度必须要高于400C,在这个温度下,HIT电池基本完蛋;事实上HIT在200C以上就不行了,主要是它的非晶硅层受不了。这就要求钙钛矿顶层电池只能采用低温制备工艺。比如很多主流的PECVD和ALD的工艺都不能使用了。而且一般而言,低温制备的钙钛矿电池的热稳定性都比较差。而热稳定性是目前钙钛矿电池需要解决的关键问题之一
 
晶体硅底层设计特点
 
ANU采用的是属于n型同质结电池,掺杂通过普遍的硼磷高温掺杂实现,解决了温度的问题。然而对于叠层电池,特别是双端口串联叠层电池而言,子电池的开压极其重要,所以如果不加表面钝化的话,会完全落了HIT的下风。为了解决问题,ANU采用了开孔的局域接触(Si/Cr/Pd/Ag/ITO)+Al2O3/SiNx钝化层方案,类似于PERC,使得开压达到了尚可接受的0.62V。然而局域接触(1%)付出的代价是,填充因子就比较惨淡了!只有72%到74%的样子。更进一步,如果用局域扩散PERL的话,或许开压和填充因子都会有所提升。
 
SiNx也与一般的标准晶硅电池的不同,折射率达到了2.8,也就是说硅的含量高得多。这样的设计有更好的光学折射率匹配,而短波寄生吸收则不是问题,因为短波几乎都被钙钛矿吸收了。

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