In der Solar-PV-Branche wurde lange diskutiert, welche kristalline Silizium- (c-Si) -Technologie dominiert: Monokristalline, die durch die Czochralski-Methode oder multikristalline, durch gerichtete Erstarrung hergestellt werden. In jüngster Zeit werden traditionell höhere Kosten für Mono auf einer mit Multi installierten W / W-Basis vergleichbar, was im Jahr 2016 zu einem erheblichen Wachstum des Monomarktanteils führt. Nun wird es immer interessanter, die unterschiedlichen Vorzüge und Mängel verschiedener Mono-Cone Si-Technologie.
Mono-c-Si-Zellen lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen; p-Typ und n-Typ. Zellen vom P-Typ sind mit Atomen dotiert, die ein Elektron weniger haben als Silizium, wie Bor, was zu einer positiven (p) Ladung führt. Zellen vom N-Typ sind dagegen mit Atomen dotiert, die ein Elektron mehr als Silizium haben, was sie negativ macht (n). Während Zellen vom n-Typ ein höheres Effizienzpotential bieten als Zellen vom p-Typ, sind sie teurer (Lai, Lee, Lin, Chuang, Li, & Wang, 2016).
Das Hauptproblem, dem sich Zellhersteller beim Versuch stellen, c-Si-Zellen vom p-Typ zu verkaufen, ist der lichtinduzierte Abbau (LID). LID ist ein Phänomen, das zu einer Verschlechterung der Trägerlebensdauer von monokristallinen p-Typ-Siliziumzellen während der Lichteinwirkung führt; Die Lebensdauer der Minoritätsträger wird durch das Licht beeinflusst, da überschüssige Ladungsträger in die Zelle injiziert werden (Walter, Pernau & Schmidt, 2016). Die Lebensdauer der Minoritätsträger einer Zelle, die als durchschnittliche Zeit definiert ist, die ein Träger nach der Elektronenloch-Erzeugung vor der Kombination in einem angeregten Zustand verbringen kann, bestimmt die Effizienz der Zelle. Zellen mit kürzeren Lebensdauer der Minoritätsträger sind in der Regel weniger effizient als Zellen mit langer Lebensdauer.
Die n-Typ-Materialien für den Solarzellenherstellungsprozess erfordern im Vergleich zu Solarzellen, die auf Substraten vom p-Typ hergestellt werden, einen zusätzlichen Schritt. Tatsächlich haben die Substrate vom p-Typ einige Vorteile in Bezug auf die Verarbeitung von Solarzellen, wie beispielsweise die Bequemlichkeit des Phosphor-Getterens, was die Verbesserung der Zelleneffizienz speziell für MC-Si-Wafer unterstützt. Die Emitterbildung bei n-Typ-Substraten muss über den Bordiffusionsprozess erfolgen, der im Vergleich zu der Phosphordiffusion für p-Typ-Zellen höhere Temperaturen erfordert, wodurch der Zellherstellungsprozess komplexer wird. Darüber hinaus macht es das Verfahren für zwei separate Diffusionsschritte (Emitter und BSF) noch komplizierter und kostspieliger. Während des Bordiffusionsprozesses ist ein weiteres wichtiges Thema die Bildung von Born-Rich-Layer (BRL), die für den Getter-Zweck geeignet ist, die Ladungsträgerlebensdauer jedoch in ihrer Gesamtheit verschlechtert. Vor kurzem wurde ein besonders wirksames Verfahren zum Entfernen von BRL ohne Injektion von Getterverunreinigungen entwickelt.
Es gibt eine Reihe von Solarzellenstrukturen mit höheren Wirkungsgraden, die mit n-Substraten bereits erfolgreich umgesetzt wurden. In Abbildung 1 sind diese Solarzellenstrukturen auf n-Substraten kurz dargestellt. Die auf n-Substraten aufgebauten Zellstrukturen werden in den vorhergehenden Abschnitten kurz erläutert. Diese Zellstrukturen können gemäß den für die Zellverarbeitung verwendeten Techniken kategorisiert werden und werden wie folgt beschrieben: (1) Front-Surface-Field (FSF) Al-Heck-Emitter-Zellen (n + np + -Zellen) können entweder die Kontakte an der Vorderseite oder an haben der hintere und normalerweise Phosphor diffundierte FSF; (2) Front-Emitter-Zellen (BSF) (Back Surface Field) (p + nn + -Zellen) können die Kontakte entweder auf der Vorderseite oder auf der Rückseite haben und sind üblicherweise mit Bor dotierte Emitter mit Phosphor-dotiertem BSF; (3) Ionenimplantierte Emitterzellen haben den durch Ionenimplantationsprozess gebildeten Emitter und können sowohl für vordere als auch für hintere Kontaktschemata auf n + np + - und p + nn + -Strukturen realisiert werden; (4) Heteroübergang mit intrinsischer Dünnschicht (HIT) -Zellstruktur.
Abbildung 1: Substrat-Solarzellenstrukturen vom N-Typ
