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                        打破效率極限!IBC電池有望實現29.1%

                        2022-02-21 10:02
                        全球光伏
                        關注

                        ??德國哈梅林太陽能研究所ISFH的科學家設計了一種集成光子晶體的多晶硅氧化物 (POLO) 叉指背接觸 (IBC) 太陽能電池,發現這種架構有可能達到 28% 以上的功率轉換效率,比科學界認為的效率極限還高,并且發現,通過改進鈍化,效率還可以提高到 29.1%。

                        IBC(Interdigitated back contact)電池出現于20世紀70年代,是最早研究的背結電池,最初主要應用于聚光系統中,后因聚光光伏不被行業看好而逐漸失去關注,但美國SunPower和德國哈梅林太陽能研究所一直在繼續IBC電池的研究。天合光能光伏科學與技術國家重點實驗室也曾經取得23.5%的光電轉換效率并15次打破IBC電池的世界紀錄。

                        IBC電池最大的特點是PN結和金屬接觸都處于電池的背面,正面沒有金屬電極遮擋的影響,因此具有更高的短路電流Jsc,同時背面可以容許較寬的金屬柵線來降低串聯電阻Rs從而提高填充因子FF;加上電池前表面場(FrontSurfaceField,FSF)以及良好鈍化作用帶來的開路電壓增益,使得這種正面無遮擋的電池就擁有了高轉換效率。

                        隨著設備成本的下降和工藝的成熟,IBC電池慢慢形成了三大工藝路線:1)以SunPower為代表的經典IBC電池工藝;2)以ISFH為代表的POLO-IBC電池工藝;3)以Kaneka為代表的HBC電池工藝(IBC-SHJ)。

                        此次德國ISFH的研究人員就是通過一系列數值模擬,評估光子晶體如何提高IBC太陽能電池的效率。該太陽能電池基于鈍化的電子選擇性n +型氧化物上多晶硅 (POLO ) 結的負觸點,電池和正極觸點處的空穴選擇性 p +型 POLO 結。

                        研究人員認為,光子晶體是周期性介電結構,非常適合光伏中的光捕獲應用,因為它們具有禁止特定頻率范圍的光傳播的帶隙,會增加光子路徑長度,尤其是對于高波長。麥克斯韋方程和光子晶體已經商業化用于其他應用,研究人員嘗試在光伏電池上應用,并計劃通過實驗研究角度依賴性和光譜變化的影響等問題。

                        假設模擬電池依賴于 150 μ m的標準硅片厚度,科學家發現在正常入射光下可以實現超過 28% 的效率。通過由氧化鋁和氮化硅 (Al2O3/SiNx/Al2O3) 制成的背面介電層堆疊來改進POLO結的氫化工藝,還可以進一步提高相同標準厚度下器件的效率,有可能達到高達 29.1% 的效率。

                        研究人員還期待開發一種工業上可行且廉價的方法,即使在鋸切損壞的蝕刻表面上也能制造光子晶體,在太陽能電池正面應用的目標尺寸約為 1-3 微米,通常光子晶體是采用光刻技術來實現,但研究人員希望找到對光伏來說足夠便宜的技術來實現。

                        至于基于光子晶體的太陽能電池的成本,將與高效優質電池相同,但其成本遠高于標準 PERC 模塊,業內更看好低成本的同源技術TBC電池工藝(TOPCon-IBC)。但研究人員希望能通過新技術來降低成本,比如新興的廉價金屬化方案。

                        《全球光伏》原創No.2222,轉載請聯系授權

                               原文標題 : 打破效率極限,IBC電池有望實現29.1%

                        聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

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