TOPCon, overwinnen van fundamentele knelpunten voor een nieuwe wereldrecord silicium-zonnecel

- Mar 11, 2019-

Bron: ise.fraunhofer

TOP Fraunhofer Ise


Het gebruik van ladingsdrager-selectieve contacten maakt de realisatie mogelijk van de hoogste zonnecelefficiëntie terwijl een potentieel slanke processequentie behouden blijft. Met 25,3% voor een n-type zonnecel met full-gebied ladingdrager-selectieve achterkant contact, houdt Fraunhofer ISE het wereldrecord voor silicium zonnecellen gecontacteerd aan beide zijden. n-type silicium biedt het voordeel van hogere tolerantie voor onzuiverheden. Vanwege de lagere segregatiecoëfficiënt in vergelijking met p-type silicium neemt de variatie in de basisweerstand echter toe. Dankzij de eendimensionale stroom van zonnecellen met ladingsdragerselectieve contacten, heeft de basisweerstand geen significante invloed op de celprestaties. Voor het eerst werd aangetoond dat rendementen van meer dan 25% kunnen worden bereikt voor basisweerstanden tussen 1 en 10 Qcm.


Het ladingdrager-selectieve contact TOPCon (tunneloxide gepassiveerde contact) ontwikkeld door Fraunhofer ISE is gebaseerd op een ultradun tunneloxide in combinatie met een dunne siliciumlaag en maakt uitstekende ladingsdragerselectiviteit mogelijk. Met behulp van deze TOPCon-achterzijde (celstructuur, figuur 1, 20'20 mm2 ) kon een recordgraad van efficiëntie van 25,3% (V oc = 718 mV, J s = 42,5 mA / cm2 , FF = 82,8%) worden bereikt op n-type silicium voor een zonnecel die aan beide zijden in contact komt.


De kwaliteit van de siliciumwafer is essentieel voor de productie van zeer efficiënte zonnecellen. Vanwege de hogere tolerantie voor onzuiverheden en het ontbreken van door licht geïnduceerde afbraak (LID), worden de momenteel hoogste efficiëntieniveaus bereikt op n-type silicium (zowel in het laboratorium als in de productie). De lagere segregatiecoëfficiënt van n-type silicium vergeleken met p-type silicium veroorzaakt echter een hogere variatie in basisweerstand tijdens kristalgroei. Voor zonnecellen met uitgesproken laterale structuren (PERC, IBC), kunnen alleen siliciumwafels met bepaalde basisweerstanden worden gebruikt en dus kan slechts een deel van de gehele kristalstaaf worden gebruikt. Vanwege de eendimensionale stroomstroming in de basis van de TOPCon-zonnecel heeft de basisweerstand echter geen significante invloed op de prestaties van zonnecellen. We konden aantonen dat dit ook kan worden geïmplementeerd in praktische toepassingen voor de hoogste mate van efficiëntie. We bereikten een rendement van ≥25% voor basisweerstand tussen 1 en 10 Ωcm. Open circuit spanningen (V oc )> 715 mV en vulfactoren (FF)> 81,5% werden bereikt voor alle basisweerstanden.