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·126·材料导报：综述篇2010年8月(上)第24卷第8期

n型晶体硅太阳电池最新研究进展的分析与评估

杨灼坚，沈辉

(中山大学太阳能系统研究所，广州510006)

摘要n型晶体硅具有体少子寿命长、无光致衰减等优点，非常适合制作高效低成本太阳电池。结合PC1D模
拟，对n型晶体硅太阳电池的最新研究成果进行了分析，指出n型晶体硅太阳电池要实现产业化必须先解决P型硅
表面钝化、硼扩散和硼发射极金属化等问题。最后预测了n型晶体硅太阳电池的产业化前景。
关键词n型晶体硅太阳电池PC1D模拟

AnalysisandReviewofRecentDevelopmentsinn-Type
CrystallineSiliconSolarCells

YANGZhuojian，SHENHui

(InstituteforSolarEnergySystems，SunYat-senUniversity，Guangzhou510006)

AbstractDuetoitslongminoritycarrierlifetimeandabsenceoflightinduceddegradation，n-typecrystalline
siliconisregardedasapromisingmaterialforfabricatingcost-effectivesolarcells．Therecentdevelopmentsinn-type
crystallinesiliconsolarcellsbyPC1Dsimulationareanalyzed．Passivationofp-typesiliconsurfaca，boronemitterdif—

fusionandmetallizationareregardedasthreeobstaclesofindustrializatiorLTheindustrializationpotentialofn-type
crystallinesiliconsolarcellsisevaluated．
Keywordsn-typecrystallinesilicon，solarcell，PCIDsimulation

太阳电池结构得到沿用，P型晶体硅太阳电池成为主流。但
0引言
是，在地面应用中并不存在太空辐射的威胁，因此P型晶体
P型晶体硅太阳电池一直是光伏市场的主力，目前只有硅并不一定是最佳选择。近年的研究成果证实了这一点。

Sunpower和Sanyo公司以n型晶体硅制作太阳电池。2008一方面，P型晶体硅在地面应用中仍然存在衰减，而n型
年n型晶体硅太阳电池产量只占晶体硅太阳电池总产量的晶体硅的性能则更为稳定。早在1973年H．Fischer等[5就
8[1]。尽管如此，Sunpower的IBC(Interdigitatedback-con—发现刚制作好的P型硼掺Cz硅太阳电池在光照下会出现明
tacted)电池以及Sanyo的HIT(Heter0junctionwithintrinsic显的性能衰减。1997年J．Schmidt等[6]证实硼掺杂Cz硅出
thinlayer)电池却是目前效率最高的两款商品化太阳电池，现的光致衰减是由硼氧对导致的。由于n型磷掺杂Cz硅中
转换效率都在20以上，实验室效率更是高达23_2]，表硼含量极低，所以由硼氧对所导致的光致衰减并不明显。这

明n型太阳电池在低成本高效太阳电池方面具有良好的发一点已经被很多实验结果验证_7]。
展潜力。另一方面，在太阳能级硅材料中，n型晶体硅比P型晶体
本文将对近年来n型晶体硅太阳电池在材料性质、器件硅具有更长的少子寿命。据J．Zhao等n报道，不同体电阻
结构以及工艺技术方面的研究进展进行分析和评述。率的n型Cz硅少子寿命都在1ms以上，远远高于P型Cz硅
的水平，甚至比P型Fz硅的少子寿命还要长。据A．Cuevas
1材料性质
等u报道，n型me硅的少子寿命达lOOgs，经过磷吸杂后，可
发展初期，太阳电池主要应用于航天领域，所以在选择以提升到lms。D．Macdonald等[1对此进行了解释：因为
基体时必须考虑材料的抗辐射能力。1963年Bell实验室发铁等常见金属杂质对电子的俘获截面比对空穴的俘获截面
现在高能辐射下n型太阳电池性能衰减严重，稳定后的转换大，所以在低注人情况下，n型硅比P型硅具有更长的少子寿
效率低于类似结构的P型太阳电池『4]。这一结果使P型太命。
阳电池成为太空应用的优先选择，其电池结构和生产技术得n型晶体硅的上述优点引起了研究人员的兴趣，使得n
到不断完善。在随后太阳电池转向地面应用的过程中，P型型晶体硅太阳电池在结构和工艺方面获得了快速发展。

*广东省科技计划项目资助(200913O111