(2)减小正面电极遮光损失:新型正面电极结构例如MWT(metalWrapThrough)电池,它通过激光穿孔和灌孔印刷技术将正面发射极的接触电极穿过硅片基体引导到硅片背面,通过16个电极孔收集光生电流,如图3所示,直接减少了主栅的遮光面积。在MWT电池组件的封装技术中,导电胶的采用将背面正负极同时与基板连接,这样增加堆积密度,不仅方便安全,而且也减少FF损失和提高Jsc(分别大约2.5%和1.6%)。
图3.MWT电池及其横截面示意图
把正面电极遮光减小到极致的是IBC电池,如图4所示。该技术在电池背面分别进行磷、硼局部扩散,形成有指状交叉排列的P+区和N+区,以及相对应的P区金属电极和N区金属电极。所有的金属电极都排列在电池背面,因此正面(受光面)完全没有遮光损失。此外,P+和N+区接触电极的覆盖面积几乎达到了背表面的1/2,大大降低了串联电阻。
图4.IBC电池及其结构示意图
(3)减小电阻损耗:减小正面电极的电阻损耗往往需要和减小正面电极的遮光面积之间进行平衡。其中在工业化生产中应用最成熟的是细栅密栅电池技术。在不降低正面电极总的印刷浆料增重的前提下,将细栅线宽度降低,细栅线数目增加。细栅线数目增加意味着相邻栅线之间的间距减小,从而横向电阻降低,同时不增加遮光面积。多主栅技术也是减小电阻损耗的主要方式。细栅线从一端到最近主栅的距离降低,可以减小总的细栅线电阻。采用多主栅的同时,主栅的宽度适当降低,从而不增加总的遮光面积。另外一个能够减小电阻损耗的技术是二次印刷技术。该技术通过套印两次细栅线,一方面降低细栅线的宽度、另一方面还能增加细栅线的高度,在降低细栅线电阻损耗提高填充因子的同时,还能提高电池的短路电流。
(4)减小载流子复合:最简便的减小载流子复合的方式是使用低杂质含量、低缺陷密度的高品质硅片。最近几年由于硅片铸锭工艺的进步以及高品质多晶硅料的使用,硅片的体少子寿命有很大改进。普通多晶硅电池的转换效率也有显著的提高,目前业内平均转换效率在18.4%左右。
晶体硅电池的扩散层属于掺杂较重的区域,相比于电池的基底区域,少数载流子复合较为严重。降低扩散层的掺杂浓度能够有效降低少数载流子复合,提高电池的开路电压和短路电流。高阻密栅(高扩散方阻、多细栅线数目)技术是目前业内普遍应用的技术手段。高阻密栅技术通过提高电池扩散层的方块电阻,降低扩散层的表面掺杂浓度以及总的掺杂浓度,最终提高开路电压和短路电流。不过由于横向电阻增加以及表面浓度降低,该技术需要牺牲一部分填充因子。选择性发射极技术能够同时兼顾高扩散层方块电阻以及填充因子,该技术在电极区域形成的是重掺杂的N型层,极大降低了与金属电极的接触电阻,有益于改善填充因子,同时在受光区形成的是轻掺杂的N型层,能有效降低N型层的载流子复合,改善短波段的光谱响应,提高开路电压和短路电流。2010左右,该技术在业内曾非常热门,当时与均匀发射极电池相比,转换效率能够提高0.2个百分点左右。近几年由于浆料的性能不断改进,选择性发射极的优势越来越小,个别选择性发射极技术如硅墨技术、激光选择性发射极逐渐被淘汰出局。