三洋電機日前成功制作出具有實用尺寸(
制造商一直致力于使用更薄的硅晶圓,這樣可以降低單晶硅(c-Si)太陽能電池的成本,而且可以與薄膜電池技術聯系在一起。除更加便宜之外,薄的太陽能電池重量更輕也更柔軟。然而,降低晶圓厚度也會降低光吸收,從而降低轉換效率。
三洋的HIT(使用本征薄層的異質結)太陽能電池將單晶硅襯底和非晶硅(a-Si)薄膜結合在一起。在他們最新的薄層電池研究中,通過提高硅晶圓的光捕獲效應來解決效率損耗的問題。研究人員通過優化硅的表面織構,可以降低透明導電氧化層(TCO)和a-Si層的光學吸收損耗。這使得98 µm 厚HIT電池的短路電流(ISC)可以由37.3 mA/cm2(電池厚度為85 µm時的值)提高到38.8 mA/cm2。
HIT結構的一個優點是提高了pin結的光學能帶間隙寬度,從而提高了開路電壓(VOC)。P型a-Si的帶隙比n型c-Si的能量帶隙要寬,從而使得VOC更高。使用三洋的新技術,研究人員已經將這一電壓值由0.729 V進一步提高到了0.743 V,根據三洋研發中心太陽能研究分部主任Eiji Maruyama的說法,這一改進主要是通過減少a-Si與c-Si層間界面處的缺陷獲得的。他說,如果界面位置存在較高密度的缺陷,由于帶隙釘扎效應能量帶隙將被壓縮。a-Si層界面位置處懸掛鍵密度的降低可以提高VOC值。
硅表面織構主要是金字塔型織構,優化的一個關鍵步驟是控制金字塔結構的傾角大小。太陽光在硅中移動的距離越長,吸收的光就越多,也就對應著更高的效率。該公司抑制了p型、i型a-Si的光吸收率,而增強n型c-Si的光吸收率。結果是,在約400-450 nm的短波范圍里,轉換效率得到了提升。
在太陽能電池的金字塔型織構中,傾角是提高效率的關鍵。
為提高約1000 nm的長波范圍內的效率,三洋開發了一種新材料來提高電極薄膜的透光率。盡管Maruyama不愿透漏這一材料的具體組成,但據他介紹,其關鍵因素是提高多晶電極的結晶顆粒尺寸并增強電極中的遷移。