通常情況下,電子空穴對的產(chǎn)生越靠近p-n結(jié),越容易收集。“收集載流子”是那些當(dāng)V=0時產(chǎn)生的電流。電子空穴對在結(jié)擴散長度內(nèi)被收集的概率比較大,原因是越靠近PN結(jié),電子空穴對就越容易被拆開。
圖2-2:理想電子短路電流通過p-n結(jié)。
圖2-3:可能的電子空穴對復(fù)合,沒有復(fù)合的載流子收集。
3.0鋁背場的作用
晶體硅(單晶、多晶)太陽能電池的主體結(jié)構(gòu)為晶體硅材料,前表面印刷了柵線狀的銀作為負(fù)電極;而背面除了2根銀電極外,其余都是鋁,我們稱之為鋁背場,由絲網(wǎng)印刷鋁漿料,在800多度的高溫下采用合金化工藝燒結(jié)成型。 鋁背場的作用是: 一:與P型的晶體硅襯底形成P++結(jié),減少少子復(fù)合,提高少子擴散長度; 二:形成合金背場,對長波部分光線具有一定程度的反射作用,增加光電轉(zhuǎn)換效率; 三:是導(dǎo)電作用。
4.0鋁背場對電池片的影響
4.1對太陽電池短路電流的影響
隨著硅片厚度的減小, 無鋁背場結(jié)構(gòu)的太陽電池的短路電流隨之降低, 有鋁背場結(jié)構(gòu)的電池短路電流隨硅片厚度的減小先緩慢增大而后減小。比較分析發(fā)現(xiàn),隨著硅片厚度的減小, 鋁背場的作用越來越大, 且有鋁背場結(jié)構(gòu)的太陽電池至少取得8%的電流增益。
單晶硅太陽電池要吸收 99%的光所需要的吸收厚度為384 Lm。在 50~ 350 Lm 厚度范圍內(nèi),隨太陽電池厚度的減小,基體不能充分地吸收入射光, 從而影響產(chǎn)生電子空穴對數(shù)目, 導(dǎo)致太陽電池的短路電流降低。有鋁背場時, 只有硅片厚度小于 200 Lm 時, 才能很明顯地觀察到短路電流隨著硅片厚度的減小而減小,而硅片厚度在200Lm和350Lm之間時,Isc基本不變。I sc的這種變化趨勢,本文認(rèn)為是由于鋁背場的高反射率所致。一方面,由于鋁背場有助于減小金屬與半導(dǎo)體間的接觸電阻,從而降低 Rs值, 提高I s c;另一方面,硅片厚度小于300 Lm,基體不能完全地吸收入射光,部分光到達鋁背場處,由于發(fā)生高內(nèi)背表面反射,這種作用的最終結(jié)果是基體內(nèi)總的光生載流子數(shù)目幾乎不變。且由于硅片厚度變薄, 電子空穴對的產(chǎn)生更接近p2n(即p++p+,鋁背場作為p++層)結(jié), 因而更有利于 p2n結(jié)對載流子的收集。大量的實驗證實, 鋁背場的這種效應(yīng)能提高短路電流。