W.on la rápida iteración de la tecnología de células solares, las células solares de heterounión han atraído una amplia atención debido a sus ventajas, como alta eficiencia de conversión, alto voltaje de circuito abierto, bajo coeficiente de temperatura, baja temperatura de proceso y generación de energía bifacial. Entre ellas, las películas de ITO desempeñan un papel importante en las células solares de heterounión. Durante su proceso de preparación, el contenido de oxígeno, la temperatura de deposición y el poder de pulverización tendrán un cierto impacto en sus propiedades eléctricas y ópticas.

Visión general de Células solares de heterounión

Utilizando la oblea de silicio tipo n como sustrato, después de limpiar y texturizar, la película de silicio amorfo intrínseco (ia-Si:H) y la película de silicio amorfo tipo n/p se depositan secuencialmente utilizando el método de deposición por plasma. La deposición química de vapor mejorada (PECVD) se realiza en la parte frontal y posterior para formar un campo posterior y una heterounión PN para reducir la recombinación de portadores. Luego, las películas de TCO se depositan en la parte delantera y trasera mediante pulverización catódica con magnetrón CC (SP) para su transporte. Finalmente, se imprime metal en la parte delantera y trasera de la célula solar mediante serigrafía para formar una heterounión con una estructura simétrica de doble cara, capa de TCO/capa de a-Si:H dopada con P/capa de pasivación de a-Si:H intrínseca. / Oblea de c-Si/capa de pasivación intrínseca de a-Si:H/capa de a-Si:H dopada con N/capa de costo total de propiedad. Sin embargo, el emisor de las células solares de heterounión es silicio amorfo, por lo que es necesario introducir una película de TCO entre la capa de silicio amorfo y el electrodo metálico para asegurar la transmisión lateral de corriente y reducir los problemas causados por el mal rendimiento de transmisión lateral de las células solares tradicionales. células. Desventajas de la alta pérdida de calor.

Entre muchas películas de TCO, la película de ITO es una película de óxido conductor transparente semiconductor de tipo n con una banda prohibida superior a 3,5 eV y una resistividad tan baja como 10-4 Ω cm. Tiene propiedades ópticas únicas, como características de corte ultravioleta, alta transmitancia de luz visible y alta reflectividad de la luz infrarroja. En el proceso de preparación de películas de ITO, el contenido de oxígeno, la temperatura de deposición y el poder de pulverización tienen un cierto impacto en la transmitancia y conductividad de las películas de ITO, y también tienen un impacto en el rendimiento de las células solares HJT.

Efecto del contenido de oxígeno sobre las propiedades eléctricas y ópticas de las películas de ITO.

1. Propiedades eléctricas

El contenido de oxígeno es sensible a la transmitancia y resistividad de la película de ITO. Las películas de ITO preparadas con diferentes contenidos de oxígeno tienen diferente movilidad, concentración de portador, resistividad y transmitancia de portador. La conductividad de películas de ITO depende principalmente de las vacantes de oxígeno y del dopaje con heteroátomos para proporcionar portadores. 1 Sn4+ en lugar de In3+ puede proporcionar 1 electrón y 1 vacante de oxígeno puede proporcionar 2 electrones; sin embargo, la movilidad está relacionada con el mecanismo de dispersión de la película.

Como puede verse en la figura anterior, la concentración de portadores disminuye con el aumento del contenido de oxígeno, lo que es causado por la disminución de las vacantes de oxígeno. A medida que aumenta el contenido de oxígeno, la movilidad primero aumenta y luego disminuye. Cuando el contenido de oxígeno es de 2,2%, la movilidad alcanza un valor máximo de 29,9 cm-2/V-2·s-1; sin embargo, cuando el contenido de oxígeno supera el 2,2%, la movilidad disminuye. El abundante contenido de oxígeno hace que los iones de oxígeno de la película se conviertan en impurezas de oxígeno. Por lo tanto, la dispersión de los portadores aumenta al aumentar el contenido de oxígeno, lo que resulta en una disminución de la movilidad del portador y un aumento de la resistividad al aumentar el contenido de oxígeno. Según ρ = Nμ, la resistividad de la película de ITO está relacionada con la concentración y la movilidad del portador, y es inversamente proporcional al producto de la concentración y la movilidad del portador. Al principio, debido a la falta de oxígeno, había muchas vacantes de oxígeno en la película de ITO, lo que resultaba en una mayor concentración de portador y una menor resistividad. Posteriormente, a medida que aumenta el contenido de oxígeno, la concentración del portador y la movilidad en la película disminuyen y la resistividad aumenta.

2. Propiedades ópticas

La transmitancia de las películas de ITO está relacionada principalmente con dos regiones de longitud de onda, a saber, las regiones de longitud de onda media y corta y la región de longitud de onda larga. La transmitancia en la región de longitud de onda media y corta está relacionada principalmente con el ancho de banda prohibida del material, mientras que la transmitancia en la región de longitud de onda larga está relacionada principalmente con la concentración del portador. Una concentración de portador excesivamente alta interactuará fuertemente con la luz incidente, afectando así la transmitancia de la película. Como puede verse en la figura siguiente, a medida que aumenta el contenido de oxígeno, la transmisión de la película de ITO primero aumenta y luego disminuye ligeramente. Debido a la formación de compuestos de alta valencia en condiciones de alto contenido de oxígeno, la transmitancia de luz de la película aumenta a más del 90%. Cuando el contenido de oxígeno continúa aumentando, la transmitancia vuelve a disminuir, lo que puede deberse a la absorción del exceso de iones de oxígeno por los límites de grano y a la mayor dispersión de la muestra por defectos en la muestra.