8、钝化发射极和背接触太阳能电池性能影响因素解析

钝化发射极和背接触太阳能电池性能影响因素解析

1. 表面反射与减反涂层

太阳能电池表面的反射情况对其性能有着重要影响。一般来说，具有纹理的表面通常呈金字塔结构，这些金字塔形状随机分布，底面最大为 5 - 6μm，高度为 4 - 5μm。表面反射率很大程度上取决于纹理的大小和形状。

为了减少反射，太阳能电池会采用减反涂层（ARC）。减反涂层是一层薄的介电材料，其厚度经过特殊选择，使得涂层顶部表面反射的波与半导体表面反射的波相位相反，从而产生干涉效应以减少反射。对于折射率为 n1 的透明材料制成的四分之一波长减反涂层，当自由空间波长为 λ0 的光入射时，使反射最小的涂层厚度 d1 可通过以下公式计算：
[d1 = \frac{\lambda0}{4n1}]

若减反涂层的折射率是其两侧材料（如玻璃或空气与半导体）折射率的几何平均值，反射会进一步降低，可用公式表示为：
[n1 = \sqrt{n0n2}]

在商业太阳能电池中，等离子体增强化学气相沉积（PECVD）涂覆的氮化硅（SiNx）常被用作减反涂层。典型的 PERC 器件正面使用的 SiNx 层，在 λ = 633nm 时折射率 n1 = 2.00，在 λ = 350nm 时消光系数 k = 0.0139，其厚度 d1 在 70nm - 80nm 范围内。

此外，一些研究人员开发了双层减反涂层（DLARC）以更大程度地减少表面反射。例如，梯度折射率的 SiOxNy/Si3N4 双层减反涂层能显著降低短波长的反射率，使电池的短路电流密度增加 0.32mA/cm²，配合凹金字塔状纹理还能使 PERC 太阳能电池的光电转换效率提高 0.20%。不过，DLARC 的开发和实施较为复