El desarrollo de células BC ha reducido el coste de la generación de energía fotovoltaica, pero la diversificación de los escenarios de aplicación ha planteado mayores requisitos para célula solar Tecnología. Estudios han demostrado que la resistividad de contacto de las células solares HBC tiene una gran influencia en el rendimiento de la célula. Por ejemplo, una alta resistividad de contacto resultará en una mayor resistencia en serie, lo que reducirá el factor de llenado y la eficiencia de conversión de potencia de la célula. célula solar.

Células solares HBC de alta eficiencia

Diagrama de la estructura celular HBC, curva JV, análisis de pérdida eléctrica, análisis de pérdida JSC

Al optimizar la estructura celular y el proceso de fabricación, se puede mejorar significativamente el rendimiento de las células solares HBC. En particular, al reducir las pérdidas por recombinación y las pérdidas resistivas, se pueden lograr voltajes (VOC) y factores de llenado (FF) más altos, mejorando así la eficiencia general. Además, al optimizar el recubrimiento antirreflectante en la superficie frontal y el reflector en la superficie posterior, se puede aumentar aún más la densidad de corriente de cortocircuito (JSC) de la célula y mejorar aún más su eficiencia.

Al comparar los parámetros de diferentes tipos de celdas solares (HBC y SHJ) en diferentes áreas, podemos observar el impacto de las distintas estructuras y procesos en el rendimiento de la celda. Por ejemplo, en términos de voltaje de circuito abierto, las celdas difieren debido a diferencias en materiales y estructuras; la densidad de corriente de cortocircuito se ve afectada por factores como el grosor de la oblea de silicio y el área de medición; el factor de llenado y la eficiencia de conversión de potencia reflejan de forma integral el rendimiento general de la celda.

Propiedades compuestas de las células solares HBC

El silicio cristalino se modela con láser en cuatro regiones: HSC (contacto selectivo de huecos), ESC (contacto selectivo de electrones), gap y HSC + gap. Al comparar las curvas de vida útil de las diferentes regiones, se observan claramente las diferencias en las características de recombinación de cada una. Esta diferencia proporciona una base para un análisis más profundo de la contribución de la densidad de corriente de recombinación en diferentes regiones, ayuda a determinar cuáles son la principal fuente de recombinación y, por lo tanto, proporciona una guía para optimizar la estructura y el proceso celular.

Al analizar los diagramas de bandas de energía, las tasas de recombinación y los factores ideales de diferentes regiones, podemos comprender a fondo sus mecanismos de recombinación. Esto facilita la adopción de medidas específicas para suprimir la recombinación, como suprimirla mediante la mejora del campo eléctrico interno en la región HSC y reducirla mediante la gestión de la morfología límite en la región límite polar.

Evaluación y diseño de contactos para células solares HBC

La composición de la resistencia en serie (RS) es:

Se muestra la composición de la resistencia en serie en celdas solares HBC, incluyendo las pérdidas de las pilas HSC (contacto selectivo de huecos), las pilas ESC (contacto selectivo de electrones), las pérdidas por resistencia metálica (de los dedos a las barras colectoras) y otras fuentes de pérdida, como la resistencia de masa. La suma de estas pérdidas resistivas tiene un impacto significativo en el rendimiento de la celda en su punto de máxima potencia (MPP).

Análisis de optimización de la resistividad de contacto del área HSC y ESC:

Medición de la resistividad de contacto: El método de medición TLM se utiliza para extraer la resistividad de contacto del HSC basada en pa-Si:H y del ESC basada en na-Si:H. Los resultados muestran que la resistividad de contacto del HSC es de 51,3 mΩ·cm² y la del ESC es de 46,1 mΩ·cm². Al optimizar la capa de silicio amorfo (a-Si:H) y la capa de silicio nanocristalino dopado (nc-Si(Ox):H), se puede reducir la resistividad de contacto, lo que reduce las pérdidas de resistencia.

En el diseño de celdas solares HBC, la resistividad de contacto y el diseño estructural son fundamentales para el rendimiento de la celda. Al optimizar el área de contacto y ajustar la relación del área de cobertura de HSC a ESC, se puede reducir significativamente la resistencia en serie, mejorando así la eficiencia de la celda y el factor de llenado.

Detección y análisis de pérdida de corriente en células solares HBC

Eficiencia Cuántica Externa (EQE): La curva EQE de da es más alta que la de ta en todas las longitudes de onda, lo que indica que la pérdida de JSC no proviene del canal óptico sino de la recombinación.

Simulación del fenómeno de sombreado eléctrico: Bajo diferentes tasas de recombinación de superficie (SESC, gap), el IQE de la región HSC es cercano al 100%, mientras que el IQE de las regiones ESC y gap es menor, porque los portadores minoritarios necesitan una distancia de transmisión más larga para llegar a la región de recolección.

Medición de LBIC: muestra una disminución uniforme en la intensidad de LBIC desde la región HSC hasta el borde de la célula.

Densidad de corriente de recombinación en función de la vida útil efectiva y la longitud de transmisión: El modelo ilustra la transmisión de portadores fotogenerados (Jgen) en el dispositivo de derecha a izquierda, donde son recolectados efectivamente (JSC) o recombinados en el camino (Jrec).

Las fuentes de pérdidas de JSC en células solares HBC se analizan en detalle mediante espectros EQE, mediciones LBIC y resultados de simulación, especialmente el efecto de sombreado eléctrico causado por la mayor longitud de transmisión de los portadores minoritarios en las regiones ESC y gap. Los resultados del análisis son cruciales para optimizar el diseño de la estructura celular, reducir las pérdidas por recombinación y mejorar el rendimiento de la célula.

Estrategias para mejorar el rendimiento fotoeléctrico de las células solares HBC

Optimización del rendimiento eléctrico:

Al comparar estos parámetros entre diferentes baterías, se pueden identificar posibles formas de mejorar el rendimiento de la celda, como aumentar el voltaje de circuito abierto (VOC) y el factor de llenado (FF) al reducir la densidad de corriente de recombinación superficial (J01 y J02) y la resistencia en serie (RS).

Optimización del rendimiento óptico:

Estos parámetros representan las pérdidas por reflexión y absorción parásita de la superficie frontal, las pérdidas por absorción parásita de la superficie posterior y las pérdidas por reflexión de escape, y las pérdidas por apantallamiento eléctrico, respectivamente. Al optimizar estos parámetros, se puede calcular la densidad de corriente de cortocircuito (JSC) del... célula solar Se puede aumentar, mejorando así la eficiencia general de conversión fotoeléctrica.

A través de la investigación y el análisis, los investigadores lograron la dirección de optimización central en el proceso de preparación Células solares HBC y logrado una alta eficiencia de conversión fotoeléctrica del 27,09%En las células solares HBC de alta eficiencia, resistividad de contacto Desempeña un papel fundamental, principalmente debido a la reducción significativa del área de contacto en la región HSC o ESC. Al optimizar el área HSC, los investigadores lograron la resistividad de contacto más baja, por debajo de 55 mΩ·cm².