光伏技术 | IBC 结构电池

学术   2024-08-20 20:45   河南  

1. 1975年,Schwartz首次提出背接触式太阳电池,最初应用于高聚光系统中,1985年Swanson教授创立SunPower,研发出了交叉指式背接触(IBC,Interdigitated back contact )太阳电池。
2. IBC电池结构

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。

3. IBC 电池部分结构作用

① FSF的作用是利用场钝化效应降低表面少子浓度,从而降低表面复合速率,同时还可以降低串联电阻,提升电子传输能力,可通过磷扩散或离子注入等技术形成;
② 背面Emitter的作用是与n型硅基底形成p-n结,有效地分离载流子,可以通过硼扩散或旋涂的方式制备;

③ 背面BSF主要是与n型硅形成高低结,诱导形成p-n结,增强载流子的分离能力,可通过磷扩散或离子注入形成;
④ 背面p/n交替的叉指状结构的形成是IBC电池的技术核心,可通过光刻、掩膜、激光等方法实现。

4. IBC 电池优势

 电池正面无栅线遮挡,可消除金属电极的遮光电流损失,实现入射光子的最大利用化,较常规太阳电池短路电流可提高7%左右;

② 正负电极都在电池背面,不必考虑栅线遮挡问题,可适当加宽栅线比例,从而降低串联电阻,提高FF;

③ 由于正面不用考虑栅线遮光、金属接触等因素,可对表面钝化及表面陷光结构进行最优化的设计,可得到较低的前表面复合速率和表面反射,从而提高Voc和Jsc;

④ 外形美观,尤其适用于光伏建筑一体化,具有较好的商业化前景;

5. IBC工艺流程

6. IBC电池难点

① 对基体材料要求较高,需要较高的少子寿命。因为IBC电池属于背结电池,为使光生载流子在到达背面p-n结前尽可能少的或完全不被复合掉,就需要较高的少子扩散长度。

② IBC电池对前表面的钝化要求较高。如果前表面复合较高,光生载流子在未到达背面p-n结区之前,已被复合掉,将会大幅降低电池转换效率。

③ 工艺过程复杂。背面指交叉状的p区和n区在制作过程中,需要多次的掩膜和光刻技术,为了防止漏电,p区和n区之间的gap区域也需非常精准,这无疑都增加了工艺难度。

④ IBC复杂的工艺步骤使其制作成本远高于传统晶体硅电池。

7. IBC能够与TOPCon、HJT电池技术进行结合,升级成为转换效率更高的TBC、HBC电池,这类电池的潜在效率上限最高,量产效率可以达到26%以上。长期来看,IBC与HJT+钙钛矿做叠层,理论效率可以突破到30%以上,发展前景广阔。

END


声明:本文只为行业参考,如有侵权,请联系进行删除

光伏技术
光伏改变世界,技术点亮未来 !
 最新文章