鉅大LARGE | 點擊量：1304次 | 2021年09月14日
高效晶體硅太陽能電池-PERL電池
PESC、PERC、PERL電池是新南威爾士大學(xué)研究了近20年的先進(jìn)電池系列，前兩個子母PE(PassivatedEmitter)代表前表面的鈍化(選擇性擴(kuò)散)，后兩個子母代表后表面的擴(kuò)散和接觸情況。其中PERL衍生了南京中電的SE電池與尚德的PLUTO電池。PESC(鈍化發(fā)射極背接觸)電池1985年問世,可以做到大于83%的填充因子和20.8%(AM1.5)的效率。
PERC(鈍化發(fā)射極背場點接觸)電池，用背面點接觸來代替PESC電池的整個背面鋁合金接觸，這種電池達(dá)到了大約700mV的開路電壓和22.3%的效率。
PERL(鈍化發(fā)射極背部局域擴(kuò)散)(PassivatedEmitterandRearLocally-diffused)電池是鈍化發(fā)射極、背面定域擴(kuò)散太陽能電池的簡稱。1990年，新南威爾士大學(xué)的J.ZHAO在PERC電池結(jié)構(gòu)和工藝的基礎(chǔ)上，在電池背面的接觸孔處采用了BBr3定域擴(kuò)散制備出PERL電池，如圖所示。2001年，PERL電池效率達(dá)到24.7%，接近理論值，是迄今為止的最高記錄。
圖：新南威爾士大學(xué)PERL電池h=24.7%
PERL電池具有高效率的原因在于：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
(1)電池正面采用倒金字塔，這種結(jié)構(gòu)受光效果優(yōu)于絨面結(jié)構(gòu)，具有很低的反射率，從而提高了電池的JSC.
(2)淡磷、濃磷的分區(qū)擴(kuò)散。柵指電極下的濃磷擴(kuò)散可以減少柵指電極接觸電阻;而受光區(qū)域的淡磷擴(kuò)散能滿足橫向電阻功耗小，且短波響應(yīng)好的要求;
(3)背面進(jìn)行定域、小面積的硼擴(kuò)散P+區(qū)。這會減少背電極的接觸電阻，又新增了硼背面場，蒸鋁的背電極本身又是很好的背反射器，從而進(jìn)一步提高了電池的轉(zhuǎn)化效率;
(4)雙面鈍化。發(fā)射極的表面鈍化降低表面態(tài)，同時減少了前表面的少子復(fù)合。而背面鈍化使反向飽和電流密度下降，同時光譜響應(yīng)也得到改善;但是這種電池的制造過程相當(dāng)繁瑣，其中涉及到好幾道光刻工藝，所以不是一個低成本的生產(chǎn)工藝。
PERL電池的工藝流程為：
硅片->倒金字塔結(jié)構(gòu)制作->背面局域硼擴(kuò)散->柵指電極的濃磷擴(kuò)散->正面的淡磷擴(kuò)散->SIO2減反射層->光刻背電極接觸孔->光刻正面柵指電極引線孔->正面蒸發(fā)柵指電極->背面蒸發(fā)鋁電極->正面鍍銀->退火->測試
