淺析關于HIT太陽能電池的發展狀況

能源危機和環境污染問題促進了清潔能源的廣泛研究與應用開發。太陽能光伏發電是～種利用光伏效應將太陽光輻射能直接轉換為電能的新型發電技術，兇具有資源充足、清潔、安全、壽命長等優點，被認為是最有前途的可再生能源技術之一，已成為可再生能源技術中發展最快、最具活力的研究領域。日前國際光伏市場上的太陽能電池主要有晶體硅（包括單晶硅、多晶硅）、非晶／單晶異質結（HIT）、非晶硅薄膜、碲化鎘（CdTe）薄膜及銅銦硒（CIS）薄膜太陽電池等。其中商品化的晶體硅太陽能電池仍占主流，其光電轉化效率已達25％，但受到材料純度和制備T藝限制，很難再提高其轉化效率或降低成本；而非晶硅太陽能電池雖然能大面積生產，造價又低廉，但其轉換效率仍比較低，并且穩定性差。

為了降低成本同時保持高轉換效率，近年來HIT電池得到了迅速的發展。這種異質結結構的電池是綜合兩者優點充分發揮各自長處的最佳設計。本文介紹了HIT電池的結構與特點，綜述了HIT電池的發展現狀，并對HIT電池的未來進行了展望。

1、HIT太陽能電池的結構與特點

1.1 HIT太陽能電池的結構

圖1為HIT、太陽能電池的基本構造，其特征是以光照射側的p-i型a-Si：H膜（膜厚5～lOnm）和背面側的i-n型a_Si：H膜（膜厚5～10nm）夾住晶體硅片，在兩側的頂層形成透明的電極和集電極，構成具有對稱結構的HIT太陽能電池。

1.2 HIT太陽能電池的特點

（1）低溫工藝

HIT電池結合了薄膜太陽能電池低溫（《250℃）制造的優點，從而避免采用傳統的高溫（》900℃）擴散工藝來獲得p-n結。這種技術不僅節約了能源，而且低溫環境使得a_Si：H基薄膜摻雜、禁帶寬度和厚度等可以較精確控制，工藝上也易于優化器件特性；低溫沉積過程中，單品硅片彎曲變形小，因而其厚度可采用本底光吸收材料所要求的最低值（約80μm）；同時低溫過程消除了硅襯底在高溫處理中的性能退化，從而允許采用“低品質”的晶體硅甚至多晶硅來作襯底。

（2）高效率

HIT電池獨有的帶本征薄層的異質結結構，在p_n結成結的同時完成r單晶硅的表面鈍化，大大降低了表面、界面漏電流，提高了電池效率。目前HIT電池的實驗室效率已達到23％，市售200W組件的電池效率達到19.5％。

（3）高穩定性

HIT電池的光照穩定性好，理滄研究表明非品硅薄膜／晶態硅異質結中的非晶硅薄膜沒有發現Staebler-Wronski效應，從而不會出現類似非晶硅太陽能電池轉換效率因光照而衰退的現象；HIT電池的溫度穩定性好，與單晶硅電池一0.5％／℃的溫度系數相比，HIT電池的溫度系數可達到一0.25％／℃，使得電池即使在光照升溫情況下仍有好的輸出‘“。

（4）低成本

HIT電池的厚度薄，可以節省硅材料；低溫工藝可以減少能量的消耗，并且允許采用廉價襯底；高效率使得在相同輸出功率的條件下可以減少電池的面積，從而有效降低了電池的成本。2、HIT太陽能電池的發展現狀

2.1 HIT太陽能電池的技術發展狀況

1990年，日本Sanyo公司最早開始研究異質結太陽能電池。1992年，Tanaka等就創下p-a-Si：H／i-a-Si：H／n_c-Si結構太陽能電池光電轉換效率18.1％的紀錄，并將這種帶有本征薄層的結構稱之為HIT結構。此后，中國、美國、德國、法國、意大利、荷蘭等同家也相繼投入到HIT太陽能電池的研究中（表1為各國研究的HIT電池的種類、制備工藝以及電池所能達到的轉換效率情況）。為進一步提高電池的效率，其研究主要側重于以下幾個方面。

（1）異質結能帶結構的優化

H1T電池與傳統電池最大的區別就是非晶硅與晶體硅構成的異質結結構。通過設計異質結界面的勢壘高度獲得合適的能帶結構，以提高電池的轉換效率。以Sanyo公司HIT電池為例，在（p）a-Si／（i）a-Si／（n）c-Si的異質結結構中，非晶硅與單晶硅界面價帶位錯要小，以便收集空穴，同時導帶的位錯要盡可能大，以阻I七電子的通過。異質結勢壘高度的設計主要是通過控制非晶硅薄膜的沉積參數來實現的。