Abstract
The Al-alloyed back surface field (Al-BSF) is a current topic in research and development of crystalline Si solar cells for mass production. We simulate the solar cells in full-size with numerical device modeling, based on incomplete ionization and updated parameters of the Al–O complex in the Al-BSF region, combined with SPICE circuit models. The simulations show that for full-area rear contact, the full-area Al-BSFs should optimally be about 6 μm deep; in shallower Al-BSFs, recombination at the metal contact dominates; and in deeper Al-BSFs, recombination via Al–O defects dominates. The recombination in the Al-BSF dominates the cell's total recombination in well optimized cells. The optimally attainable cell efficiency then is about 18.8% after degradation of the B–O complex in the boron-doped wafer, or 19.1% after deactivating the B–O complexes as completely as currently possible. In PERC cells, having screen-printed Al-BSF fingers and a rear Al2O3 passivation layer, cell efficiency reaches about 19.6% or 20.3% after degradation or deacivation, respectively, with an improved homogeneous emitter that is feasible for mass production, and with screen-printing front contacts. Ideally, the design strategies for PERC structure with various wafer resistivities and rear finger widths are shown. The reduction in cell efficiency due to three different types of voids (cavities) in local Al-BSFs is also quantified in detail
چکیده
میدان سطح پشتی آلیاژ آلومینیم (Al-BSF) موضوع اخیر پژوهش های مربوط به سلولهای خورشیدی کریستالی Si برای تولید انبوه می باشد. ما سلول های خورشیدی را در اندازه کامل با مدلسازی دستگاه عددی و بر اساس یونیزاسیون ناقص و پارامترهای به روز شده ی ترکیب Al-O در ناحیه Al-BSF همراه با مدلهای مداری SPICE شبیه سازی می نماییم. شبیه سازی ها نشان می دهند که برای کنتاکت پشتی کامل، عمق Al-BSFهای کامل باید به صورت بهینه در حدود µm6 باشد؛ در Al-BSFهای کم عمقتر، بازترکیبی در کنتاکت فلزی غالب است؛ در Al-BSFهای عمیقتر، بازترکیبی از طریق نقص های Al-O غالب می آید. در سلولهای بهینه، بازترکیبی در Al-BSF به بازترکیبی کل سلول غالب است. مقدار بهینه راندمانی که برای سلول قابل دسترس باشد برابر است با 18.8% بعد از کاهش درجه ترکیب B-O در ویفر ناخالص شده ی بور یا 19.1% بعد از غیرفعال کردن ترکیب های B-O تا جای ممکن. این سطح بازدهی در صورت کاهش بازترکیبی در Al-BSF می تواند افزایش یابد. در سلولهای PERC دارای زبانه های Al-BSF صفحه چاپی و لایه ی گذار Al2O3 پشتی، بازدهی به ترتیب بعد از کاهش درجه و غیرفعال سازی با یک امیتر همگن پیشرفته مناسب تولید انبوه و کنتاکت های صفحه چاپی جلویی به 19.6% یا 20.3% می رسد. به صورت ایده آل، استراتژی های طراحی برای ساختار PERC با مقاومتهای مختلف ویفر و عرض های گوناگون زبانه پشتی در شکل ها نمایش داده شده است. کاهش بازدهی سلولی مربوط به سه نوع مختلف حفره (فضای خالی) در Al-BSFهای محلی نیز با جزئیات بررسی شده است.
1-مقدمه
در ساخت صنعتی سلول های خورشیدی سیلیکونی از ویفرهای نوع P، برای شکل دهی لایه ی Al-p+ بیشتر از چاپ صفحه Al-paste استفاده می شود که می تواند به عنوان میدان سطح پشتی (BSF) یا میدان صفحه پشتی محلی به کار گرفته شود. در طول فرآیند احتراق، Si در دمای 660 درجه سانتیگراد شروع به ذوب شدن در Al می کند و Al-Si حالت مایع را شکل می دهد. وقتی دما به زیر 577 درجه برسد این ترکیب دوباره به حالت جامد درمی آید و در این حالت برخی از اتم های Al در شبکه کریستالی Si باقی مانده و به عنوان پذیرنده جایگزین اتم های Si می شوند...