1 吉林大学珠海学院, 广东 珠海 519041
2 黄山学院 信息工程学院, 安徽 黄山 245041
3 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
探讨复合绒面ZnO：Al光栅对薄膜硅太阳能电池光俘获效率的影响.织构了由关联长度（lcor）和平均高度（have）表征的绒面，叠加到周期为980 nm和槽深为160 nm的一维正弦ZnO：Al光栅上，形成复合绒面ZnO：Al光栅.前电极AZO光栅，当lcor较小和have较大时，电池的短路电流较高.若lcor取0.01，则短路电流随have的增大而升高，由have=0.05时的21.93 mA/cm2增加到have=0.80时的23.80 mA/cm2.置于背电极且lcor=0.01时，短路电流随have的增加而逐渐减小，由have=0.05时的25.50 mA/cm2降到have=0.80时的24.81 mA/cm2.采用直流溅射和化学腐蚀方法分别制备了无绒面ZnO：Al光栅和lcor=0.01，have=0.14的复合绒面ZnO：Al光栅.反射率测试结果表明，复合绒面ZnO：Al光栅总反射率（8.3%）较无绒面ZnO：Al栅（10.2%）降低了1.9%，镜面反射率（4.7%）较无绒面ZnO：Al栅（6.8%）降低了2.1%.以实验制备的两种光栅为模型用严格耦合波方法进行模拟，计算结果表明与无绒面ZnO：Al光栅相比，复合绒面ZnO：Al光栅的总反射率和镜面反射率均显著下降.复合绒面ZnO：Al光栅由于具有较好的减反作用更适合用作薄膜电池前电极，从而得到更高的短路电流；而无绒面ZnO：Al光栅因具有较高的反射适用于背电极，能将到达背电极的光子重新返回硅吸收层而获得更高的陷光效率.
绒面 光栅 薄膜电池 短路电流 反射率 Rough surface Grating Thin film solar cell Short-circuit current Reflectivity
1 南京航空航天大学 材料科学与技术学院， 南京 210016
2 维科诚(苏州)光伏科技有限公司， 江苏 苏州 215121
采用银金属辅助化学腐蚀技术在多晶硅衬底上制备了黑硅绒面，通过能谱仪、扫描电子显微镜和反射率测试仪对所制备黑硅样品的表面银金属残留、形貌和光吸收进行了表征和分析。在此基础之上，通过扩散、腐蚀清洗、镀膜和印刷烧结测试等工序，将多晶黑硅样品制备成太阳电池片，并通过IV和EL测试仪对其光伏性能和电致发光特性进行了测量和分析。结果表明，与无银残留样品规则、均匀的圆形腐蚀坑绒面相比，黑硅制备过程中如果有银离子残留在表面，扩孔后的表面形貌呈现为方向杂乱和深浅不一的凹坑状形貌，且凹坑周围边界尖锐、形状不规则，制备成电池后转换效率偏低3.03%。
金属辅助化学腐蚀 银残留 绒面 太阳电池 效率 MACE Ag residue textured surface solar cell efficiency
1 浙江贝盛光伏股份有限公司, 浙江 湖州 313008
2 浙江创盛能源有限公司, 浙江 湖州 313008
3 湖州师范学院理学院 应用物理系, 浙江 湖州 313000
基于产线工艺制备了纳米绒面多晶硅太阳电池, 并表征其光电转换性能。研究结果表明: 相对传统微米绒坑, 纳米绒面能够提升多晶硅太阳电池的短路电流, 相应的光电转换效率绝对值提升大于0.4%, 产线均值光电转换效率超过了19.1%。结合漫反射光谱和外量子效率测试结果, 改进的光电转换的原因归结为纳米绒面能够有效地诱捕短波和长波太阳光子, 增强短波和长波太阳光响应。本研究证实纳米绒面多晶硅太阳电池可利用产线工艺制备且具有较高的光电转换效率, 能够实现产业化。
多晶硅太阳电池 纳米绒面 反应离子刻蚀 光电转换效率 multi-crystalline silicon solar cells nano-structure reactive ion etching power conversion efficiency
针对多晶硅太阳能电池表面反射率高的问题,提出了激光电化学复合绒面制备方法,采用倍频YAG激光结合NaOH溶液,在多晶硅表面进行织构化处理,获得分布均匀的光陷阱结构。通过扫描电镜、超景深三维显微镜和分光光度计分析了织构化后多晶硅片的表面形貌和反射率。结果表明,激光电化学复合绒面处理后的多晶硅表面对波长400～760 nm可见光的反射率整体降低至10%以下。试验证实了多晶硅表面激光电化学复合绒面的可行性和有效性,为多晶硅的减反射绒面处理提供了一种新的技术途径。
激光加工 电化学加工 多晶硅太阳能电池 绒面 laser processing electrochemical machining multicrystalline silicon solar cell texturization
1 上海大学 理学院物理系, 上海, 200444
2 中科院 上海微系统与信息技术研究所新能源技术中心, 上海, 201800
采用射频磁控溅射方法, 分别在0.5 Pa, 1.0 Pa, 1.5 Pa以及2.0 Pa的溅射压强下制备出了Sc:ZnO(SZO)薄膜, 并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见光分光光度计等设备对样品的晶体结构、表面形貌及光学性质进行了表征。结果表明, 当溅射压强为1.5 Pa时, SZO薄膜沿平行于衬底的(100)方向择优生长, 形成了织构化的表面形貌, 陷光效果增强, 可见光透过率达到87%, 同时其光散射能力也有了显著提高。
SZO薄膜 溅射压强 绒面结构 光学性质 SZO thin films deposition temperature textured structure optical properties
1 上海交通大学 物理系, 上海 200240
2 上海航天技术研究院, 上海 201109
3 上海航天技术研究院811所, 上海 201109
通过改变氢氟酸和硝酸的比列, 进行了多晶硅表面腐蚀实验, 实验研究发现不同配比酸液能刻蚀形貌不同的陷阱坑, 消除深沟槽, 但陷阱坑开口大, 反射率比较高; 在优化氢氟酸和硝酸配比的基础上加入阴离子活性剂, 然后腐蚀多晶硅表面。实验样品的SEM显示, 多晶硅表面能形成比较均匀开口小的陷阱坑, 其表面反射率也比较低, 而且能有效消除长而深的腐蚀沟槽, 这对多晶硅太阳电池的研究具有一定的意义。
多晶硅 绒面技术 陷光效应 反射率 暗纹 multi-crystalline silicon texturing light trapping antireflection ditch
1 上海交通大学 物理系, 上海 200240
2 江苏常州亿晶光电科技有限公司, 江苏 常州 213213
单晶硅表面钝化后少子寿命以及制成的太阳电池转换效率与单晶硅表面金字塔大小、形貌和分布密切相关。用不同的碱液刻蚀单晶硅表面, 用SEM观察其表面绒面结构, 测量了不同碱液刻蚀的单晶硅表面的少子寿命以及对应太阳电池的转换效率。实验研究表明, 不同碱液刻蚀的单晶硅表面绒面结构形貌差异大, 少子寿命明显不同。进一步研究发现, 绒面上金字塔尺寸较大, 且分布不均匀, 则其少子寿命较短, 对应太阳电池的转换效率较低;反之, 绒面上金字塔小且分布均匀, 则绒面少子寿命相对较长, 对应的太阳电池转换效率相对较高。
单晶硅 绒面结构 金字塔 少子寿命 single crystal Si textured surface pyramid minority carrier lifetime
1 上海交通大学 物理系,上海 200240
2 上海交通大学 林洋太阳能光伏研发中心,上海 201109
3 上海航天技术研究院,上海 201109
4 上海神舟新能源发展有限公司,上海 201112
多晶硅表面制绒技术是太阳能光伏产业亟待突破的一个关键技术.本文根据多晶硅强酸制绒的基本原理，提出了表面活性剂钝化多晶硅表面以降低硅原子与酸反应速度从而改善多晶硅绒面形貌的方法.实验研究了不同含量的添加剂对酸液刻蚀多晶硅绒面形貌的影响，用扫描电镜观察对应的绒面结构，用积分反射仪测量其绒面的表面反射率.实验结果表明：加入活性剂后酸液能使多晶硅表面陷阱坑分布更加均匀，并且能有效消除产生漏电流的缺陷性深沟槽，样品表面反射率比较低，其表面反射率降低到21.5%.与传统酸液腐蚀的多晶硅绒面结构相比，陷阱坑密度明显增加，这种方法在多晶硅太阳电池的生产中是有价值的.
多晶硅 绒面技术 陷光效应 反射率 Multi-crystalline silicon Surface etching Topography Reflectance
上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
利用射频溅射方法，制得 AZO透明导电膜，并用离子束刻蚀制备绒面，得到绒面 AZO透明导电膜。比较刻蚀前后光电性能及表面形貌，发现透过率稍有下降，在可见光波段透过率在 80%以上；电阻率略有上升，但仍保持在 10-3.·cm数量级，最低为 2.91×10-3.·cm；刻蚀后薄膜表面形貌变化较大，大多数薄膜表面呈现 “坑状”结构，横向尺寸在 0.5～1.0 μm，开口角在 120°左右，表面粗糙度从 7.29 nm上升到 36.64 nm。薄膜具有较好的表面微结构，在作太阳能电池前电极方面有较好的应用前景。
AZO薄膜 绒面结构 太阳能电池 离子束刻蚀 AZO thin film surface-textured solar cell ion etching
1 上海市激光技术研究所，上海 200233
2 上海市激光束精细加工重点实验室，上海 200233
为提高晶体硅太阳能电池的转换效率，采用 532 nm与 355 nm纳秒激光器及 10.6μm射频二氧化碳激光器对晶体硅太阳能电池的绒面制作、边缘隔离工艺以及电池前电极激光制作进行了实验研究，获得了相关的工艺参数。
晶体硅太阳能电池 激光精细加工 绒面 边缘隔离 前电极 crystalline solar cell laser mirco-processing laser texturing edge isolation front electrodes
