在户外长期运行中, 不论是晶体硅太阳能电池还是薄膜太阳能电池, 都会受到电势诱导衰减(PID)的影响, 从而导致太阳能电池组件输出功率下降。尽管前人已经开展了许多研究, 但对PID现象的理解及解决方案仍旧不完整。本文主要介绍了晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池的PID现象成因及相关解决办法, 以促进人们对太阳能电池PID现象的深入理解, 以期对太阳能电池的稳定性研究提供指导性意见。

光伏发电技术中,非晶硅薄膜太阳能电池由于其高透光性、弱光发电、价格低廉等优势被广泛使用。在工业化量产中通过背电极面积优化以提高非晶硅薄膜太阳能电池发电效率等性能的研究还未见报道。本文以蓬安金石光电科技有限公司的5020-9型电池为研究对象,探讨了在PECVD镀膜工艺和背电极丝网印刷方式下背电极设计对非晶硅太阳能电池性能的影响。结果表明,在限定外形尺寸为50 mm×20 mm且必须为9结(PIN结)串联的条件下,背电极优化后的电池表现出较好的光电转化性能,其短路电流、开路电压、最大功率、填充因子平均值分别为7.13 mA、7.04 V、12.41 mW、25.36%。相比于原设计方案,短路电流在原基础上提高约47%,良品率提高约58%。本文还指出集成型电池背电极设计的基本原则: 尽量保证各单结背电极面积相等,以提高整体电流匹配程度; 优化激光蚀刻线相对位置提高活性区面积。

研究了PECVD工艺对晶硅太阳能电池表面氮化硅薄膜的均匀性和组件的外观颜色差异的影响。以梅耶博格的SINA I板式PECVD设备为例, 讨论了产生颜色差异的原因, 并提出了解决颜色差异、优化颜色及镀膜均匀性的方案。在此基础上, 对板式PECVD镀膜设备进行了有针对性的调整, 改善了镀膜的均匀性, 使颜色的一致性得到优化。

通过数值模拟对叉指背接触(IBC)晶硅太阳电池的结构参数进行了系统研究, 详细分析了硅片厚度, 电池背面发射区、隔离区、背表面场的面积比以及发射区金属接触线的分布和线宽对电池开路电压、短路电流密度、填充因子和电池转换效率的影响。结果表明：增大发射区面积占比、减小金属接触线的线宽均有利于提高电池转换效率；当电池硅片厚度为220 μm, 背面发射区、隔离区和背表面场的面积比为8∶1∶1, 且发射区的2个金属接触线总线宽为10 μm时, IBC电池的光电转换效率最优值为24.19%。

用波长为532 nm的调Q倍频激光器作为光源，对非晶硅太阳能电池板进行高速激光划线实验。通过原子力显微镜对不同激光扫描速度下划线蚀刻深度、热影响区尺寸、切口倾角以及线能量密度等进行测量，分析了划线效果对电池效率的影响。结果表明，当扫描速度为0.3 m/s时，划线效果较理想。

为了在理想的光频范围内扩展硅太阳能电池的低反射特性，设计了一种由方柱形粒子周期排列构成的光学微结构，根据等效介质理论分析了方柱形粒子高度、占空比对反射率的影响。利用所得结论合理选择方柱形粒子的尺寸，使用MEEP仿真软件建立了结构模型并进行了仿真。结果表明：该光学微结构在理想的光频范围内具有超低反射特性。

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。

综述了目前光电转换效率达到25%的单结非聚光晶体硅基太阳能电池研究的最新进展，阐述发射极钝化-背部局域扩散电池结构、叉指背接触结构、异质结结构和异质结背接触结构太阳能电池高效率的原因，并结合我国硅基光伏产业现状进行了发展趋势预测和技术需求分析。