什麽是HIT電池

TIME: 2019-10-16 新聞資訊

HIT是Heterojunction with Intrinsic Thin-laye的缩写，意为本征薄膜异质结.HIT太阳能電池是以光照射侧的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.

電池基板以硅基板为主；在硅基板上沉积高能隙（Energy band gap）

的矽奈米薄膜，表層再沈積透明導電膜，背表面有著背表面電場。

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電池抑制了p型、i型a-Si的光吸收率，而增强n型c-Si的光吸收率。

HIT 電池在技术上的优势

由于HIT太阳能電池使用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電池的形成温度（~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 電池的制造工艺

HIT電池的关键技术是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法制備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電池的光谱相应提高，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制備a-Si:H薄膜

熱絲化學氣相沈積HWCVD是利用熱絲對氣體進行催化和分解的軟性過程，不會産生高能粒子轟擊，對襯底的損傷較小，可以容易的移入或者移出沈積室，能夠方便從實驗室轉換到生産線上。

在HIT電池中，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電池工艺的改良方向

提高界面鈍化效果

当非晶硅和晶体硅的界面陷阱密度由1011每平方厘米上升到10~12每平方厘米时，電池效率会降低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。

光陷結構和表面清洗

將制絨後的織構表面層使用硫酸和雙氧水進行氧化，然後使用使用濃度爲1%的氫氟酸進行60到180秒的腐蝕，這樣可以去除缺陷層來使粗糙度降低，接近抛光矽的效果。

柵電極的優化設計

如果可以去除柵線的延展部分，縱橫比提高1.0以後，效率可以在提高1.6%。這取決于對于銀漿的流變學研究和絲網印刷的改進。

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