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什么是HIT太阳能电池,它的构造及特性
采用HIT结构的硅太阳能电池,所谓HIT(Heterojunction with intrinsic Thinlayer)结构就是在P型氢化非晶硅和n型氢化非晶硅与n型硅衬底之间增加一层非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜,采取该工艺措施后,改变了PN结的性能。因而使转换效率达到20·7%,开路电压达到719 mV,并且全部工艺可以在200℃以下实现。
其结构如下:
hjt电池是什么?
HJT电池又称为异质结电池,它是一种特殊的PN结,由非晶硅和晶体硅材料形成,是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,属于N型电池中的一种。
HIT(Heterojunction with Intrinsic Thinfilm)电池最早由日本三洋公司于1990年成功开发,因HIT已被三洋注册为商标,因此又被称为HJT、HDT、或SHJ。
HIT电池的实验室效率达到26%以上,现有主流厂商的平均量产效率达到23%。从效率来看的确比PERC电池要高出一个台阶。HJT电池工艺流程简洁。
目前市场上主流的电池技术PERC需要8-10道工序,而HJT技术只有四道工序,分别为清洗制绒、非晶硅薄膜沉积,TCO薄膜制备和丝网印刷。其中清洗制绒和丝网印刷都是传统硅晶电池的工艺,HJT独特的工艺于非晶硅薄膜沉积和TCO膜的沉积。
HIT太阳能电池,什么是HIT太阳能电池
答:(1)用户太阳能电源:——小型电源10~100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等。——3~5KW家庭屋顶并网发电系统。——光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。(2)交通领域:如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。(3)通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。(4)石油、海洋、气象领域:石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。(5)家庭灯具电源:如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。(6)光伏电站:10KW~50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。(7)太阳能建筑:将太阳能发电与建筑材料相结合,使得未来的大型建筑实现电力自给,是未来一大发展方向。(8)其他领域包括:——与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等。——太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统。——海水淡化设备供电。——卫星、航天器、空间太阳能电站等。
太阳能光伏 hit 是什么东西
异质结(Heterojunctionwith Intrinsic Thinfilm(HIT))太阳能电池,HIT电池与传统电池最大的区别就是非晶硅与晶体硅构成的异质结结构。通过设计异质结界面的势垒高度获得合适的能带结构,以提高电池的转换效率。
hit电池 宁德时代电池?
HIT是光太阳能电池的缩写。
宁德时代是一家公司的名字,主要研发锂电池。
两种不同的技术,无法比较
HIT电池生产流程
HIT电池简介
HIT是Heterojunction with Intrinsic Thin-layer的缩写,意为本征薄膜异质结. HIT太阳能电池是以光照射侧的p/i型a-Si膜(膜厚5~10nm)和背面侧的i/n型a-Si膜(膜厚5~10nm)夹住单结晶Si片的来构成的.
图一.
电池基板以硅基板为主;在硅基板上沉积高能隙 (Energy band gap)的硅奈米薄膜,表层再沉积透明导电膜,背表面有着背表面电场。
通过优化硅的表面织构,可以降低透明导电氧化层(TCO)和a-Si层的光学吸收损耗。HIT电池抑制了p型、i型a-Si的光吸收率,而增强n型c-Si的光吸收率。
图二.
HIT电池在技术上的优势
由于HIT太阳能电池使用a-Si构成pn结,所以能够在200℃以下的低温完成整个工序。和原来的热扩散型的结晶太阳电池的形成温度(~900℃)相比较,大幅度地降低了制造工艺的温度。由于这种对称构造和低温工艺的特征,减少了因热量或者膜形成时产生的Si晶片的变形和热损伤,对实现晶片的轻薄化和高效化来说是有利的,具有业界领先的高转换效率(研究室水平为23%,量产水平为20%),即使在高温下,转换效率也极少降低,利用双面单元来提高发电量。
HIT电池的伏安曲线分析:
HIT电池里p/n 异质结中所发现的正向电流特性(0.4V 附近)的变化是由于a-Si 顶层膜中存在的高密度间隙态,引起异质结部耗尽层的再复合而造成的。对此,在顶层和结晶Si之间插入高质量a-Si 膜(i 型a-Si 膜),通过顶层内的电场来抑制复合电流,这就是HIT 构造。通过导入约5nm 左右的薄膜i 型a-Si 层,可看到反向的饱和电流密度降低了约2个数量级。亦即通过导入i 型a-Si 层,能够大幅度提高Voc,见下图.
图三
化学钝化和HIT 构造的寿命关系
采用μ-PCD 法测定HIT电池的少子寿命。μ-PCD 法得到的寿命值虽然同时反映了体复合速度和表面复合速度两方面,但由于是在同一批(LOT)里抽出相邻的芯片,所以可认为体(BULK)的影响基本相同,所不同的是表面的差异。根据下图可以发现,HIT 构造的钝化性能要比化学钝化(CP 法)更优异。
图四
化学钝化
HIT 太阳能电池的Voc 和寿命之间的依存性
发现通过形成低损伤的a-Si膜和提高表面的清净度等可以提高寿命和Voc,Voc 和寿命之间是一种正的线性关系。即HIT构造中的a-Si 钝化性能的好坏和HIT 太阳电池的Voc 大小相关。所以,通过提高a-Si 的钝化性能以提高寿命的方法可以认为对提高HIT 太阳电池的输出电压是有效的。
图五
HIT电池单晶体硅的表面清洁度更高,同时抑制了非晶硅层形成时对单晶体硅表面产生的损伤。通过这些改良,这种电池的电能输出功率损失下降,开路电压得到了提高。
HIT 太阳电池优异的温度特性
HIT电池Voc越高输出特性的温度依存性越小。也就是说,在HIT 太阳电池的高效率化技术中的这种钝化技术的开发(即高Voc 化)带来了温度特性的提高.由于新电池在温度上升时发电量的损失降低,预计它的年发电量将比传统晶硅太阳能电池提升44%。
图六
HIT电池的制造工艺
HIT电池的关键技术是a-Si:H薄膜的沉积,要求说沉积的本征a-Si:H薄膜的缺陷态密度低,掺杂a-Si:H的掺杂效率高且光吸收系数低,最重要的是最终形成的a-Si:H/Si界面的态密度要低。目前,普遍采用的等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积本征及掺杂的a-Si:H膜,同时热丝化学气相沉积发(HWCVD)制备a-Si:H法也被认为很有前景。
PECVD法制备a-Si:H薄膜
利用等离子里中丰富的活性粒子来进行低温沉积一直是a-Si:H制备的重要方法。在真空状态下给气体施加电场,气体在电场提供的能量下会有气态转变为等离子体状态。其中含有大量的电子、离子、光子和各类自由基等活性粒子。等离子体是部份离子化的气体,与普通气体相比,主要性质发生了本质的变化,是一种新物质聚集态。等离子体中放置其中的衬底可以保持在室温,而电子在电厂的激发下会得到足够多的能量(2-5eV),通过与分子的碰撞将其电离,激发。PECVD的缺点表现在两个方面,一是它的不稳定性,二是电子和离子的辐射会对所沉积的薄膜构成化学结构上的损伤。等离子体作为准中性气体,它的状态容易被外部条件的改变而发生变化。衬底表面的带电状态,反应器壁的薄膜附着,电源的波动,气体的流速都会改变活性粒子的种类和数量,并且等离子体的均匀性也难以控制,这样都会改变衬底的状态。等离子体中的离子轰击和光子辐照,除了会影响沉积膜的质量,还会影响下面的硅衬底。光谱相应的研究结果表明对于蓝光区,HIT电池的光谱相应提高,而在红光区,光谱相应变低。这说明对于本征层的钝化效果提高了蓝光光谱响应的结果,而对于硅片内部的损伤,则对红光部分,光谱相应降低,量子效率下降。对于这种情况,可以下调等离子体的功率,但是同时也会降低等离子体的稳定性。
HWCVD制备a-Si:H薄膜
热丝化学气相沉积HWCVD是利用热丝对气体进行催化和分解的软性过程,不会产生高能粒子轰击,对衬底的损伤较小,可以容易的移入或者移出沉积室,能够方便从实验室转换到生产线上。
在HIT电池中,非晶硅发射极和晶体硅之间夹着5纳米后,缺陷密度低于非晶硅的本征非晶硅薄膜。HWCVD的缺点在于非晶硅的外延可以穿透5纳米后的本征薄膜而与晶体硅直接接触,这样会导致高缺陷,这样界面面积和缺陷态密度的增大会导致高的暗电流,继而开路电压也会减低。在制备中将温度控制在200度以下能够抑制非晶硅的外延。
HIT电池工艺的改良方向
提高界面钝化效果
当非晶硅和晶体硅的界面陷阱密度由10^11每平方厘米上升到10^12每平方厘米时,电池效率会降低20%。本征非晶硅的钝化效果由于a-Si:H薄膜的存在而变差,这可能是衬底中的少子波函数穿过本征非晶硅而和a-Si:H薄膜中的缺陷态相互作用,这样构成了载流子的复合通道。可以使用多形硅来作为钝化层,因为它具有更低的缺陷态密度和暗电流。
光陷结构和表面清洗
将制绒后的织构表面层使用硫酸和双氧水进行氧化,然后使用使用浓度为1%的氢氟酸进行60到180秒的腐蚀,这样可以去除缺陷层来使粗糙度降低,接近抛光硅的效果。
栅电极的优化设计
如果可以去除栅线的延展部分,纵横比提高1.0以后,效率可以在提高1.6%。这取决于对于银浆的流变学研究和丝网印刷的改进。
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