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新型硅基陷光绒面
2023-03-24 11:06   理学院   (点击: )
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绒面在高效硅基太阳电池的光学管理中扮演着至关重要的角色。合理的绒面结构可以有效减少表面反射损失、增加陷光效果,从而在较薄的硅片(<150mm)上仍能实现高的光吸收。目前主流晶硅太阳电池是以微米金字塔为绒面结构,虽然能够将硅表面反射率从平面的约30%降低至约10%,但减反效果(特别是在大入射角时)仍有较大提升空间。通过调控绒面形貌为倒金字塔状、具有大高宽比的柱状、孔状、圆锥状等绒面结构,有望实现更为优越的光学性能。此外,结构尺寸参数是另一重要的光管理调控手段。硅纳米或亚微米绒面结构由于其尺寸远小于或接近入射光波长导致的全新光学特性(不同于微米绒面的几何光学效应),能够在一个很宽的波段范围内(300-1200 nm)实现极低的反射率(甚至可接近于0),而且这种优越的减反方式可以在很宽的入射角范围内得到保持,即具有宽波段广角度的减反特征,是一种理想的减反方式。然而当把硅纳米或亚微米结构阵列应用于太阳电池时,发现其优异的光学特性并没有带来器件性能的提高,与常规微米绒面相比,性能反而有所下降。这些纳米或亚微米绒面电池实现高转换效率的主要障碍是载流子复合增加导致的电学性能的损失超过了其光吸收增强的优势。严重的载流子复合特性主要是来源于表面积急剧增加导致的表面复合的增加和重掺杂发射区体积增加导致的俄歇复合的严重增加。因此,如何在保持低载流子复合特性的基础上实现优异的光学性能是新型陷光绒面结构的研究重点。

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