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双面电池的背面真的能发电吗?

发表于:2017-03-20 13:59:00 来源:索比光伏网
 晶体硅太阳电池实际上是一个大的平面二极管,就n型电池而言,电池的基体是n-Si,基体的前表面通过扩散重掺杂形成p+发射极,p+发射极与n-Si基体接触形成p+-n结,基体的背表面通过扩散或者离子注入重掺杂形成n+背场,n+背场与n-Si基体接触形成n+-n高低结。p+-n结和n+-n高低结内部都存在内建电场,可以分离光照产生的电子-空穴对,被分离的电子通过背场上面的背电极、空穴通过发射极上面的前电极输出到外电路,驱动负载运行。

图1 n-PERT双面电池(a)和单面电池(b)的结构示意图

如图1(a)所示,n-PERT双面电池的结构为:金属电极、前表面减反膜、硼掺杂发射极、n型硅、磷掺杂背场(BSF)、背面减反射膜和背面电极。n-PERT双面电池和单面电池相比,主要在于背面结构的不同,双面电池的背面采用高透过的SiNx做钝化/减反射膜,背面金属电极和前面金属电极一样,占电池的面积~3%;而单面电池的背面电极采用全金属覆盖,如图1(b)所示。

图2 n-PERT双面电池(a)和单面电池(b)的发电原理示意图

图2为双面电池和单面电池的发电原理示意图。如图所示,当太阳光照到n-PERT双面电池的时候,会有部分光线被周围的环境反射照射到n-PERT双面电池的背面,这部分光可以透过SiNx材料,被硅吸收,激发的电子-空穴对被n+-n高低结分离,从而对电池的光电流和效率产生贡献(图a)。然而,单面电池的背面被金属电极完全覆盖,金属电极的厚度~10 μm,光无法穿透背面金属电极被硅吸收,因此,单面电池几乎无法利用由背面射入电池的光线,在电池背面反射率不为零的情况下,双面电池比单面电池具有更高的发电效率。

图3 (a)双面电池正反两面的I-V特性曲线,(b)双面电池组件户外工作示意图

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