注册 English

不同形貌的金字塔结构对硅片表面钝化和异质结太阳电池的影响

王利果 ,  张晓丹 ,  王奉友 ,  王宁 ,  姜元建 ,  郝秋艳 ,  许盛之 ,  魏长春 ,  赵颖

downloadPDF
引用本文: 王利果, 张晓丹, 王奉友, 王宁, 姜元建, 郝秋艳, 许盛之, 魏长春, 赵颖. 不同形貌的金字塔结构对硅片表面钝化和异质结太阳电池的影响[J]. 物理化学学报, 2014, 30(9): 1758-1763. doi: 10.3866/PKU.WHXB201406301 shu
Citation:  WANG Li-Guo, ZHANG Xiao-Dan, WANG Feng-You, WANG Ning, JIANG Yuan-Jian, HAO Qiu-Yan, XU Sheng-Zhi, WEI Chang-Chun, ZHAO Ying. Influence of Different Pyramidal Structural Morphologies of Crystalline Silicon Wafers for Surface Passivation and Heterojunction Solar Cells[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(9): 1758-1763. doi: 10.3866/PKU.WHXB201406301 shu

不同形貌的金字塔结构对硅片表面钝化和异质结太阳电池的影响

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目（973）（2011CBA00706，2011CBA00707) 

    天津市重大科技支撑计划项目（11TXSYGX22100) 

    高等学校博士学科点专项科研基金（20120031110039）资助 

摘要:

在晶体硅表面沉积本征非晶硅层的异质结（SHJ）太阳电池以其高效率、高稳定性、低成本和低温制备等诸多优势被人们广泛关注. 在晶体硅衬底表面制绒，是提高太阳电池效率的有效途径之一. 本文采用四甲基氢氧化铵（TMAH）在硅片表面制备了不同形貌的金字塔结构的硅异质结电池衬底，并应用到电池中. 通过研究不同金字塔的形貌，光学特性以及电学特性，找出提高硅片钝化效果，改善异质结电池的性能的优化的金字塔结构. 结果表明：2%（w）TMAH，10%（w）异丙醇（IPA）可以在硅片表面制得标准四面体金字塔结构. 和其它两种金字塔结构相比较，标准四面体金字塔结构绒面衬底反射率最低，可以提高太阳电池的短路电流密度（Jsc）. 同时，这种结构金字塔形貌可以提高钝化效果，改善电池各项性能参数.

English

    1. [1]

      (1) Baker-Finch, S. C.; McIntosh, K. R. Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2011, 19, 406. doi: 10.1002/pip.1050

      (1) Baker-Finch, S. C.; McIntosh, K. R. Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2011, 19, 406. doi: 10.1002/pip.1050

    2. [2]

      (2) Terheiden, B.; Fath, P. Highly Efficient Double Side Mechanically Textured Novel Silicon Solar Cell Concepts, In Photovoltaic Energy Conversion; Proceedings of 3rdWorld Conference on IEEE, Osaka, Japan, May 11-18, 2003; pp 1443-1446.(2) Terheiden, B.; Fath, P. Highly Efficient Double Side Mechanically Textured Novel Silicon Solar Cell Concepts, In Photovoltaic Energy Conversion; Proceedings of 3rdWorld Conference on IEEE, Osaka, Japan, May 11-18, 2003; pp 1443-1446.

    3. [3]

      (3) Marrero, N.; nzález-Díaz, B.; Guerrero-Lemus, R.; Borchert, D. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2007, 91, 1943. doi: 10.1016/j.solmat.2007.08.001(3) Marrero, N.; nzález-Díaz, B.; Guerrero-Lemus, R.; Borchert, D. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2007, 91, 1943. doi: 10.1016/j.solmat.2007.08.001

    4. [4]

      (4) Gan padhyay, U.; Kim, K.; Dhungel, S.; Manna, U.; Basu, P.; Banerjee, M.; Saha, H.; Yi, J. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2006, 90, 3557. doi: 10.1016/j.solmat.2006.06.044(4) Gan padhyay, U.; Kim, K.; Dhungel, S.; Manna, U.; Basu, P.; Banerjee, M.; Saha, H.; Yi, J. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2006, 90, 3557. doi: 10.1016/j.solmat.2006.06.044

    5. [5]

      (5) Welcome to PV-Tech. http://www.pv-tech.org/news/back contact_hit_solar_cell _from_panasonic_pushes_efficiency_record_to_25.6 (accessed May 27, 2014)(5) Welcome to PV-Tech. http://www.pv-tech.org/news/back contact_hit_solar_cell _from_panasonic_pushes_efficiency_record_to_25.6 (accessed May 27, 2014)

    6. [6]

      (6) Angermann, H.; Rappich, J. R.; Klimm, C. Cent. Eur. J. Phys. 2009, 7, 363. doi: 10.2478/s11534-009-0055-3(6) Angermann, H.; Rappich, J. R.; Klimm, C. Cent. Eur. J. Phys. 2009, 7, 363. doi: 10.2478/s11534-009-0055-3

    7. [7]

      (7) Angermann, H.; Henrion,W.; Rebien, M.; Röseler, A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2004, 83, 331. doi: 10.1016/j.solmat.2004.01.031(7) Angermann, H.; Henrion,W.; Rebien, M.; Röseler, A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2004, 83, 331. doi: 10.1016/j.solmat.2004.01.031

    8. [8]

      (8) Song, Y.; Park, M.; Guliants, E.; Anderson,W. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2000, 64, 225. doi: 10.1016/S0927-0248(00)00222-1(8) Song, Y.; Park, M.; Guliants, E.; Anderson,W. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2000, 64, 225. doi: 10.1016/S0927-0248(00)00222-1

    9. [9]

      (9) Mueller, T.;Wong, J.; Aberle, A. G. Energy Procedia 2012, 15, 97. doi: 10.1016/j.egypro.2012.02.012(9) Mueller, T.;Wong, J.; Aberle, A. G. Energy Procedia 2012, 15, 97. doi: 10.1016/j.egypro.2012.02.012

    10. [10]

      (10) Schüttauf, J.W. A.; DerWerf, C. H. M. V.; Van Sark,W. G. J. H. M.; Rath, J. K.; Schropp, R. E. I. Thin Solid Films 2011, 519, 4476. doi: 10.1016/j.tsf.2011.01.319(10) Schüttauf, J.W. A.; DerWerf, C. H. M. V.; Van Sark,W. G. J. H. M.; Rath, J. K.; Schropp, R. E. I. Thin Solid Films 2011, 519, 4476. doi: 10.1016/j.tsf.2011.01.319

    11. [11]

      (11) Sridharan, S.; Bhat, N.; Bhat, K. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 021604. doi: 10.1063/1.4776733(11) Sridharan, S.; Bhat, N.; Bhat, K. Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 021604. doi: 10.1063/1.4776733

    12. [12]

      (12) Rosa, M.; Allegrezza, M.; Canino, M.; Summonte, C.; Desalvo, A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 2987.(12) Rosa, M.; Allegrezza, M.; Canino, M.; Summonte, C.; Desalvo, A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 2987.

    13. [13]

      (13) Kang, M. G.; Tark, S.; Lee, J. C.; Son, C. S.; Kim, D. J. Cryst. Growth 2011, 326, 14. doi: 10.1016/j.jcrysgro.2011.01.042(13) Kang, M. G.; Tark, S.; Lee, J. C.; Son, C. S.; Kim, D. J. Cryst. Growth 2011, 326, 14. doi: 10.1016/j.jcrysgro.2011.01.042

    14. [14]

      (14) Montesdeoca-Santana, A.; Jiménez-Rodríguez, E.; nzález-Díaz, B.; Borchert, D.; Guerrero-Lemus, R. Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2012, 20, 191. doi: 10.1002/pip.1117(14) Montesdeoca-Santana, A.; Jiménez-Rodríguez, E.; nzález-Díaz, B.; Borchert, D.; Guerrero-Lemus, R. Prog. Photovoltaics Res. Appl. 2012, 20, 191. doi: 10.1002/pip.1117

    15. [15]

      (15) Pei, J.; Hao, Y. Z.; Sun, B.; Li, Y. P.; Fan, L. X.; Sun, S.;Wang, S. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 397. [裴娟, 郝彦忠, 孙宝, 李英品, 范龙雪, 孙硕, 王尚鑫. 物理化学学报, 2014, 30, 397.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201401202(15) Pei, J.; Hao, Y. Z.; Sun, B.; Li, Y. P.; Fan, L. X.; Sun, S.;Wang, S. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 397. [裴娟, 郝彦忠, 孙宝, 李英品, 范龙雪, 孙硕, 王尚鑫. 物理化学学报, 2014, 30, 397.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201401202

    16. [16]

      (16) Edwards, M.; Bowden, S.; Das, U.; Burrows, M. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2008, 92, 1373. doi: 10.1016/j.solmat.2008.05.011(16) Edwards, M.; Bowden, S.; Das, U.; Burrows, M. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2008, 92, 1373. doi: 10.1016/j.solmat.2008.05.011

    17. [17]

      (17) Fesquet, L.; Olibet, S.; Damon-Lacoste, J.; DeWolf, S.; Hessler-Wyser, A.; Monachon, C.; Ballif, C. Modification of Textured SiliconWafer Surface Morphology for Fabrication of Heterojunction Solar Cell with Open Circuit Voltage over 700 MV, Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 34th IEEE, Philadelphia, Pennsylvania, USA, June 7-12, 2009; pp 000754-000758.(17) Fesquet, L.; Olibet, S.; Damon-Lacoste, J.; DeWolf, S.; Hessler-Wyser, A.; Monachon, C.; Ballif, C. Modification of Textured SiliconWafer Surface Morphology for Fabrication of Heterojunction Solar Cell with Open Circuit Voltage over 700 MV, Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 34th IEEE, Philadelphia, Pennsylvania, USA, June 7-12, 2009; pp 000754-000758.

    18. [18]

      (18) Tabata, O.; Asahi, R.; Funabashi, H.; Shimaoka, K.; Sugiyama, S. Sens. Actuators A 1992, 34, 51. doi: 10.1016/0924-4247(92)80139-T(18) Tabata, O.; Asahi, R.; Funabashi, H.; Shimaoka, K.; Sugiyama, S. Sens. Actuators A 1992, 34, 51. doi: 10.1016/0924-4247(92)80139-T

    19. [19]

      (19) Sundaram, K. B.; Vijayakumar, A.; Subramanian, G. Microelectron. Eng. 2005, 77, 230. doi: 10.1016/j.mee.2004.11.004(19) Sundaram, K. B.; Vijayakumar, A.; Subramanian, G. Microelectron. Eng. 2005, 77, 230. doi: 10.1016/j.mee.2004.11.004

    20. [20]

      (20) Biswas, K.; Kal, S. Microelectron. J. 2006, 37, 519.(20) Biswas, K.; Kal, S. Microelectron. J. 2006, 37, 519.

    21. [21]

      (21) You, J. S.; Kim, D.; Huh, J. Y.; Park, H. J.; Pak, J. J.; Kang, C. S. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2001, 66, 37. doi: 10.1016/S0927-0248(00)00156-2(21) You, J. S.; Kim, D.; Huh, J. Y.; Park, H. J.; Pak, J. J.; Kang, C. S. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2001, 66, 37. doi: 10.1016/S0927-0248(00)00156-2

    22. [22]

      (22) Kim, H.; Park, S.; Kang, B.; Kim, S.; Tark, S. J.; Kim, D.; Dahiwale, S. Appl. Surf. Sci. 2013, 284, 133 doi: 10.1016/j.apsusc.2013.07.051(22) Kim, H.; Park, S.; Kang, B.; Kim, S.; Tark, S. J.; Kim, D.; Dahiwale, S. Appl. Surf. Sci. 2013, 284, 133 doi: 10.1016/j.apsusc.2013.07.051

    23. [23]

      (23) Iencinella, D.; Centurioni, E.; Rizzoli, R.; Zignani, F. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2005, 87, 725 doi: 10.1016/j.solmat.2004.09.020(23) Iencinella, D.; Centurioni, E.; Rizzoli, R.; Zignani, F. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2005, 87, 725 doi: 10.1016/j.solmat.2004.09.020

    24. [24]

      (24) Zhao, Z. Y.; Zhang, X. D.;Wang, F. Y.; Jiang, Y. J.; Du, J.; Gao, H. B.; Zhao, Y.; Liu, C. C. Acta Phys. Sin. 2014, 63, 136802. [赵振越, 张晓丹, 王奉友, 姜元建, 杜建, 高海波, 赵颖, 刘彩池. 物理学报, 2014, 63, 136802.](24) Zhao, Z. Y.; Zhang, X. D.;Wang, F. Y.; Jiang, Y. J.; Du, J.; Gao, H. B.; Zhao, Y.; Liu, C. C. Acta Phys. Sin. 2014, 63, 136802. [赵振越, 张晓丹, 王奉友, 姜元建, 杜建, 高海波, 赵颖, 刘彩池. 物理学报, 2014, 63, 136802.]

    25. [25]

      (25) Bullis,W. M.; Huff, H. R. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 1399. doi: 10.1149/1.1836650(25) Bullis,W. M.; Huff, H. R. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 1399. doi: 10.1149/1.1836650

    26. [26]

      (26) Angermann, H.; Conrad, E.; Korte, L.; Rappich, J.; Schulze, T. F.; Schmidt, M. Mater. Sci. Eng. B 2009, 159 -160, 219.(26) Angermann, H.; Conrad, E.; Korte, L.; Rappich, J.; Schulze, T. F.; Schmidt, M. Mater. Sci. Eng. B 2009, 159 -160, 219.

    27. [27]

      (27) Das, U.; Burrows, M.; Lu, M.; Bowden, S.; Birkmire, R. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 063504. doi: 10.1063/1.2857465(27) Das, U.; Burrows, M.; Lu, M.; Bowden, S.; Birkmire, R. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 063504. doi: 10.1063/1.2857465

    28. [28]

      (28) Olibet, S.; Monachon, C.; Damon-Lacoste, J.; Ballif, C. Method for Limiting Epitaxial Growth in a Photoelectric Device with Heterojunctions and Photoelectric Device. US Pat. Appl. 20110174371A1, 2008-09-01.(28) Olibet, S.; Monachon, C.; Damon-Lacoste, J.; Ballif, C. Method for Limiting Epitaxial Growth in a Photoelectric Device with Heterojunctions and Photoelectric Device. US Pat. Appl. 20110174371A1, 2008-09-01.

    29. [29]

      (29) Wang, H. P.; Lin, T. Y.; Hsu, C.W.; Tsai, M. L.; Huang, C. H.; Wei,W. R.; Huang, M. Y.; Chien, Y. J.; Yang, P. C.; Liu, C.W. ACS Nano 2013, 7, 9325. doi: 10.1021/nn404015y(29) Wang, H. P.; Lin, T. Y.; Hsu, C.W.; Tsai, M. L.; Huang, C. H.; Wei,W. R.; Huang, M. Y.; Chien, Y. J.; Yang, P. C.; Liu, C.W. ACS Nano 2013, 7, 9325. doi: 10.1021/nn404015y

    30. [30]

      (30) Angermann, H.; Rappich, J.; Korte, L.; Sieber, I.; Conrad, E.; Schmidt, M.; Hübener, K.; Polte, J.; Hauschild, J. Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 3615. doi: 10.1016/j.apsusc.2007.10.099(30) Angermann, H.; Rappich, J.; Korte, L.; Sieber, I.; Conrad, E.; Schmidt, M.; Hübener, K.; Polte, J.; Hauschild, J. Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 3615. doi: 10.1016/j.apsusc.2007.10.099

    31. [31]

      (31) Zhang, Y.; Zhou, Y.; Jiang, Z.; Liu, F.; Zhu, M. Phys. Status Solidi C 2010, 7, 1025.(31) Zhang, Y.; Zhou, Y.; Jiang, Z.; Liu, F.; Zhu, M. Phys. Status Solidi C 2010, 7, 1025.

    32. [32]

      (32) Angermann, H.; Korte, L.; Rappich, J.; Conrad, E.; Sieber, I.; Schmidt, M.; Hübener, K.; Hauschild, J. Thin Solid Films 2008, 516, 6775. doi: 10.1016/j.tsf.2007.12.033

      (32) Angermann, H.; Korte, L.; Rappich, J.; Conrad, E.; Sieber, I.; Schmidt, M.; Hübener, K.; Hauschild, J. Thin Solid Films 2008, 516, 6775. doi: 10.1016/j.tsf.2007.12.033

  • 加载中
WeChat 扫一扫看文章
计量
  • PDF下载量:  546
  • 文章访问数:  1047
  • HTML全文浏览量:  58
文章相关
  • 发布日期:  2014-08-29
  • 收稿日期:  2014-06-04
  • 网络出版日期:  2014-06-30
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章

All Rights Reserved by the Chinese Chemical Society   中国化学会 版权所有 京ICP备05002797号

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发    技术支持: info@rhhz.net