Como versión mejorada de las células solares de emisor pasivado y celda trasera (PERC), el rendimiento de las células solares de contacto de pasivación de óxido de túnel (TOPCon) depende en gran medida de la capa de óxido de silicio y la capa de polisilicio. Descubrimos que diferentes tasas de cristalización en polisilicio o dopaje de elementos como el germanio y el carbono pueden cambiar la banda prohibida del polisilicio, afectando así la eficiencia (Eff) de las células solares TOPCon. Por lo tanto, una banda prohibida adecuada es particularmente importante. Al mismo tiempo, los defectos internos del polisilicio también tienen un gran impacto en el rendimiento de las células solares. Utilizando el diagrama de bandas simulado, la concentración de portadores y la tasa de recombinación, se exploraron en profundidad los defectos en el polisilicio y la influencia de diferentes polisilicios de banda prohibida en el rendimiento de las células solares TOPCon.

Efecto del ancho de banda prohibida en las células solares TOPCon

En las células solares TOPCon, la capa de polisilicio tiene una gran influencia en la calidad de la célula. La investigación actual se centra principalmente en la concentración de dopaje de fósforo y el espesor del óxido de túnel, y a menudo ignora la influencia del ancho de banda prohibida del polisilicio y los defectos en las células solares TOPCon.

En la actualidad, la principal tecnología de fabricación de polisilicio en la capa posterior de las células solares TOPCon es LPCVD o PECVD. Para el polisilicio preparado mediante el método LPCVD, la banda prohibida es difícil de ajustar. Sin embargo, con PECVD, la banda prohibida del polisilicio se puede ajustar mediante recocido a alta temperatura o dopaje de C y O. En diferentes condiciones de recocido, la velocidad de cristalización de las películas de silicio amorfo cultivadas con PECVD tiende a ser muy diferente, mientras que la banda prohibida del polisilicio está estrechamente relacionada con la velocidad de cristalización del polisilicio. Cuanto mayor es la tasa de cristalización, menor es la banda prohibida del poli-Si. Además de la velocidad de cristalización, el dopaje también afecta la banda prohibida del polisilicio, por ejemplo, cuando el germanio se dopa en silicio amorfo, la banda prohibida del silicio amorfo disminuye; Cuando se dopa con carbono, la banda prohibida aumenta. Con el cambio de banda prohibida, Voc, Jsc, FF y Eff de las células solares TOPCon han cambiado mucho.

En el polisilicio, los estados defectuosos incluyen el estado local de la cola de la banda de valencia, el estado local de la cola de la banda de conducción y cuatro estados de brecha de energía de distribución gaussiana. La localización de la cola de la banda es causada por la deformación del ángulo del enlace y la localización del espacio es causada por los bonos flotantes. Los estados de brecha de energía en el polisilicio se pueden dividir en estados defectuosos tipo donante y estados defectuosos tipo aceptación. A medida que aumenta la concentración de estados defectuosos, disminuye el rendimiento de las células solares TOPCon

El polisilicio en la parte posterior tiene una gran influencia en el rendimiento de las células solares TOPCon. En el caso de los sistemas de banda estrecha, la formación de pozos cuánticos en la banda de valencia de la interfaz del polisilicio conduce a la acumulación de agujeros, lo que provoca un aumento repentino en la tasa de recombinación, lo que resulta en un rendimiento deficiente del dispositivo. Cuando la banda prohibida aumenta a 1,34 eV, el pozo cuántico desaparece, la tasa de recombinación disminuye en dos órdenes de magnitud y el rendimiento mejora. Por lo tanto, para obtener buenas células solares TOPCon, se debe prestar atención al control del ancho de la banda prohibida al preparar la capa de polisilicio. Al mismo tiempo, debemos prestar atención a reducir la concentración de estados defectuosos en la capa de polisilicio, especialmente la concentración del estado defectuoso que acepta clases. Las concentraciones de dopaje deben controlarse para que sean inferiores a 1 o 2 órdenes de magnitud.

Principales conclusiones:

La banda prohibida del polisilicio puede afectar significativamente el rendimiento de las células solares TOPCon, y bandas prohibidas más grandes pueden mejorar el voltaje de circuito abierto (Voc), la densidad de corriente de cortocircuito (Jsc) y la eficiencia (Eff).

Un aumento en la concentración de estados defectuosos de polisilicio conducirá al deterioro del rendimiento de la célula solar, entre los cuales los estados defectuosos ácidos tienen un efecto más evidente en la célula.

Al preparar capas de polisilicio, es necesario controlar el ancho de la banda prohibida, especialmente en el control del estado de defecto receptor, que debe controlarse a una concentración de dopaje de menos de 1-2 órdenes de magnitud.