高效太阳能电池

高效电池的生产成本比标准硅电池高得多，通常用于太阳能汽车或太空应用。

Solar Car

本田梦想，1996 年世界太阳能挑战赛的获胜汽车。为汽车定制的电池效率超过 20%，这在当时是相当高的。 (照片 PVSRC)

早期硅太阳能电池的实验室制造中使用的一些技术和设计特征，以产生尽可能高的效率，包括：

  1. 轻度磷扩散发射体，以最大限度地减少复合损失并避免电池表面存在“死层”；
  2. 紧密间隔的金属线，以最大限度地减少发射极横向电阻功率损耗；
  3. 非常细的金属线，通常宽度小于 20 µm，以最大限度地减少遮光损失；
  4. 抛光或研磨表面，以允许通过光刻形成顶部金属网格图案；
  5. 小面积器件和良好的金属导电性，以最大限度地减少金属网格中的电阻损耗；
  6. 低金属接触面积和金属接触下方硅表面的重掺杂，以最大限度地减少复合；
  7. 使用精心设计的金属化方案，例如钛/钯/银，其接触电阻非常低；
  8. 良好的背面钝化，减少复合；
  9. 使用抗反射涂层，可以将表面反射从 30% 降低到远低于 10%。

早期的电池设计融合了先进的实验室功能。太阳能汽车等利基市场使用的两种方法是新南威尔士大学生产的 PERL 电池，以及斯坦福大学和 SunPower 开发的后接触电池。

PERL太阳能电池

带有钝化发射极背部局域扩散 (PERL) 电池采用微电子技术生产的电池，在标准 AM1.5 光谱下效率接近 25%。钝化发射极是指前表面的高质量氧化物，可显着降低表面复合的载流子数量。后部仅在金属触点处进行局部扩散，以最大限度地减少后部的复合，同时保持良好的电接触。

高效实验室电池示意图。

PERL 电池顶面的电子显微镜图像显示了破损的电镀排线。排线总宽度小于 20 µm，接触宽度为 3 µ>m。

20世纪90年代的太阳能汽车电池具有以下特点：

Area: 22 cm2
Efficiency: 23.5%
Voc: 703 mV
Isc: 914 mA
Jsc: 41.3 mA
Vmp: 600 mV
FF: 0.81
Imp: 868 mA

PERL IV curve

太阳能汽车电池的 IV 曲线。

 

如今，PERC 电池是最常见的商业电池，但人们正在探索许多先进的电池设计，以实现 > 25% 的效率。