高效能的HIT太阳能电池研究(2)

的非晶硅和晶硅的异质结结构，可以有效地提高晶硅表面的钝化质量，从而降低表面、界面漏电流，提高电池转换效率。(3)高稳定性：HIT电池没有光致衰减效应而且温度稳定性好。(4)低成本：HIT太阳能电池的晶硅厚度薄，节省硅材料；低温工艺减少能量的消耗，并且允许采用“低品质”的廉价硅衬底，有效降低了电池的成本。在硅片厚度为100微米时，HIT太阳能电池光电转换效率达到18%以上，与常规的单晶硅、多晶硅太阳能电池相比具有很大竞争优势。

Sanyo公司开发研究的HIT太阳能电池实验室转换效率已达到22.3%[1]，且R.M.Swanson通过理论分析，预言这种结构电池的转换效率可以超过25%[2]。

2. HIT太阳电池的构造及工作原理

2.1 HIT太阳能电池的构造

图1-1 HIT电池结构示意图

Fig. 1-1 Schematic diagram of a HIT solar cell

图1-1为HIT电池结构的示意图，该结构中有本征非晶硅薄膜层。其特征是以光照射侧的薄层非晶Si层-p型非晶Si发射层(膜厚5~10 nm)和背面侧的非晶Si层-n型非晶Si(膜厚5~10 nm)夹住n型

单晶Si片，在两侧的顶层形成透明的电极和集电极，构成具有对称构造的HIT太阳电池。 2.2 HIT太阳能电池的工作原理

当p型的非晶硅薄膜和n型的单晶硅结合在一起，会形成p-n结。由于两边电子和空穴的浓度不同，在n区中的多数载流子(电子)向p区扩散，形成带正电的区域。同时，p区中的多数载流子(空穴)向n区扩散，形成带负电的区域。由于载载流子的扩散，形成了空间电荷区，是一个不断增强的从n型半导体指向p型半导体的内建电场。由于内建电场的存在，导致了多数载流子反向漂移。平衡后，扩散产生的电流和漂移产生的电流相等，方向相反，此空间电荷区的净电流为零。 当光照在HIT电池上时，首先被p型的非晶硅薄膜吸收，激发产生出载流子。p型非晶硅和n型晶体硅形成的p-n结，由于其内建电场的作用，p区中的少数载流子（光生电子）漂移至n型晶体

硅中，n型晶体硅中的少数载流子（空穴）漂移

至p型非晶硅薄膜层。这样，电子漂移至n型晶体硅层，空穴漂移至p型非晶硅薄膜层，于是在异质结两侧出现了光生电荷的积累，产生了光电压，形成了异质结的光生伏特效应。当上电极和下电极间接有负载时，从上电极流出的光生电流在负载上建立电压并输出功率。由此可见，HIT

太阳电池的工作原理和异质结太阳电池几乎一样。

3. HIT太阳能电池的基本工艺

　　　以直拉n型单晶硅为衬底的HIT太阳能电池

的基本工艺，大体包括以下几个工艺：