表面修饰对晶体硅异质结太阳电池的影响及其标准测试的研究

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以晶体硅为基础的第一代太阳电池仍然是太阳能光伏工业的主流,低成本和高转换效率是其工业化生产的发展方向。高效晶体硅异质结太阳电池结合了晶体硅和非晶硅薄膜,能产生高效率的光电转换,是目前最具前景的晶体电池之一。硅异质结电池的高效率得益于其非晶硅对晶体硅表面的钝化效果。本文利用表面修饰研究其对异质结太阳电池的影响,根据其特性研究硅基异质结电池标准测试。  首先,利用多种方式对异质结电池的晶体进行表面修饰并制备钝化层,通过多种湿法化学氧化法制备超薄氧化硅,研究此氧化硅薄层对表面钝化的影响。利用SE、FTIR、XPS及TEM等手段表征钝化层及界面的相关性质,研究不同表面修饰的作用下单晶硅的钝化机理。并讨论了氧化硅薄层对电池-电压输出特性的影响。  由于硅异质结电池中有多个异质结界面,电池的电容效应明显。为了更精确地测量电池的IV曲线,研究了不同扫描时间、扫描方向、电极接触等测试参数对电池标准测试的影响。为了消除电容效应的影响,需要延长测试中的光照时间并通过实验找出扫描时间参数的阈值。接触点的材料、面积大小等都能影响整个测试回路的串联电阻,进而影响FF。还分析了IV测试中的各不确定度分量,找出引入实验误差的较大因素,确立了高效异质结太阳电池的测试方法。  硅异质结电池具有双面对称结构,具有双面发光的特性,是理想的双面电池。但是目前国际上还未有针对双面电池标准测试的标准。本人研究了在双面光源的照射条件且在背部光源光强变化的情况下,考虑了模拟光源的面均匀性、光谱分布、温度的影响,研究了不同类型双面电池的电流-电压特性。在背部光强增大的条件下,电池Isc呈线性增长;Voc随光强增强而增大,在背部光强接近超过0.8sun时增强变缓。FF随着光强的增大而线性下降。不同的双面电池随着光强变化,IV性能的增益并不都相同,与电池的结构、衬底材料、制造工艺等因素相关。  为了研究标准溯源中标准太阳电池的结构对结果不确定度的影响,研究了不同封装太阳电池的温度和电流稳定性,光谱响应特性以及表面反射等特性。各封装电池的温度响应特性不同,会影响封装太阳电池短路电流的稳定性。在有、无白偏置光照射条件下的光谱响应反映其光照特性的线性特性。在入射光垂直入射时,表面反射会引起实测曲线的Isc误差。对标准太阳电池的测量和分析方法不限于其对量值传递的影响,对太阳电池器件和组件的测量也具有参考价值。
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