ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕАКТОРОВ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ 5-ГО ПОКОЛЕНИЯ (GEN5 PECVD) ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ГЕТЕРОПЕРЕХОДНЫХ КРЕМНИЕВЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЯЧЕЕК

В рамках работы производится оценка потенциала использования реакторов плазмохимического осаждения из газовой фазы 5-го поколения (Gen5 (1.4 m²) KAI PECVD), которые изначально разрабатывались в целях создания двухкаскадных тонкопленочных кремниевых (микроморфных) модулей, для производства высокоэффективных гетероструктурных кремниевых (Si-HJ) солнечных ячеек. Показано, что данные реакторы могут обеспечивать отличную равномерность как оптических, так и электрических свойств слоёв гидрогенизированного аморфного кремния по всей поверхности подложкодержателя, размеры которой составляют 110 130 см². На кремниевых подложках n-типа, изготовленных методом зонной плавки (n-type FZ c-Si), достигается пассивация поверхности с низкой скоростью поверхностной рекомбинации (<4 см/с). Первая часть работы проводилась на пилотной линии ООО «НТЦ ТПТ» (ФТИ им. Иоффе, Россия, Санкт-Петербург), где >были получены гетероструктурные кремниевые солнечные ячейки со средней эффективностью, составляю-щей более 21,5 %. В дальнейшем данные результаты были перенесены на производственную линию завода ООО «Хевел» (Россия, Чебоксары), где при использовании коммерческих 6-дюймовых CZ c-Si подложек и плазмохимических реакторов Gen5 KAI PECVD также были получены Si-HJ солнечные ячейки со средней эффективностью более 21,5 %. Показано, что данные реакторы потенциально могут быть успешно применены для производства солнечных ячеек с эффективностью преобразования более 22 %. Из полученных высокоэффективных гетероструктурных кремниевых солнечных ячеек были собраны солнечные модули. Продемонстрирован потенциал для получения солнечных модулей с вырабатываемой мощностью более 300 Ватт.

1. Das, U.K. Surface passivation and heterojunction cells on Si (100) and (111) wafers using dc and rf plasma deposited Si: H thin films / U.K. Das [et al.] // Applied Physics Letters. – 2008. – Vol. 92. – P. 063504.

2. Descoeudres, A. Improved amorphous/crystalline silicon interface passivation by hydrogen plasma treatment / A. Descoeudres [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2011. – Vol. 99. – P. 123506-1–123506-3.

3. Wolf, S.D. High-efficiency silicon heterojunction solar cells: A review / S.D. Wolf [et al.] // Green. – 2012. – Vol. 2 – P. 7.

4. Korte, L. Advances in a-Si: H/c-Si heterojunction solar cell fabrication and characterization / L. Korte [et al.] // Solar Energy Materials & Solar Cells. – 2009. – Vol. 93. – P. 905–910.

5. Taguchi, M. Obtaining a higher Voc in HIT cells / Taguchi, M. [et al.] // Prog. Photovolt: Res. Appl. – 2005. – Vol. 13. – P. 481–488; doi:10.1002/pip.646.

6. Tanaka, M. Development of a new heterojunction structure (ACJ -HIT) and its application to polycrystalline silicon solar cells / M. Tanaka [et al.] // Progress in Photovoltaics. – 1993. – Vol. 1. – P. 85.

7. Green, M.A. Commercial progress and challenges for photovoltaics / M.A. Green // Nature Energy. – 2016. – Vol. 1. – No. 1. – P. 1–4.

8. Taguchi, M. 24.7% Record Efficiency HIT Solar Cell on Thin Silicon Wafer / M. Taguchi [et al.] // IEEE Journal of Photovoltaics. – 2014. – Vol. 4. – P. 96.

9. Masuko, K. Achievement of More Than 25% Conversion Efficiency with crystalline Si Heterojunction Solar Cell / K. Masuko [et al.] // IEEE J. Photovoltaics. – 2014. – Vol. 4. – No. 6. – P. 1433–1435.

10. Descoeudres, A. >21% efficient silicon heterojunction solar cells on n- and p-type wafers compared / A. Descoeudres [et al.] // IEEE Journal of Photovoltaics. – 2013. – Vol. 3. – P. 83.

11. Sinton, R.A. Contactless determination of current–voltage characteristics and minority-carrier lifetimes in semiconductors from quasi-steady-state photoconductance data / R.A. Sinton, A. Guevas // Applied Physics Letters. – 1996. – Vol. 69. – P. 2510.

12. Nagel, H. Generalized analysis of quasi-steady-state and quasi-transient measurements of carrier lifetimes in semiconductors / H. Nagel, C. Berge, A.G. Aberle // Journal of Applied Physics. – 1999. – Vol. 86. – P. 6218.

13. Kampwerth, H. Measurement of Carrier Lifetime, Surface Recombination Velocity and Emitter Recombination Parameters / H. Kampwerth. – Photovoltaic Solar Energy. – 2017. – P. 339–349.

14. Ballif, C. Smartwire solar cell interconnection technology / C. Ballif [et al.] // Proceedings of the 29th European Photovoltaic Specialist Conference and Exhibition. – 2014. – P. 2555–2561.

15. Papet, P. New Cell Metallization Patterns for Heterojunction Solar Cells Interconnected by the Smart Wire Connection Technology / P. Papet [et al.] // Energy Procedia. – 2015. – Vol. 67. – P. 203.

16. Bassi, N. GridTOUCH: Innovative Solution for Accurate IV Measurement of Busbarless Cells in Production and Laboratory Environments / N. Bassi [et al.] // Proceedings 29th European Photovoltaic Solar Energy Conference. – 2014. – Vol. I. – P. 1180.

17. Fujiwara, H.Impact of epitaxial growth at the heterointerface of a-Si:H∕c-Si solar cells / H. Fujiwara, M. Kondo // Applied Physics Letters. – 2007. – Vol. 90. – P. 013503.

18. Descoeudres, A.The silane depletion fraction as an indicator for the amorphous/crystalline silicon interface passivation quality / A. Descoeudres [et al.] // Applied Physics Letters. – 2010. – Vol. 97. – P. 183505.

19. De Wolf, S. High-efficiency silicon heterojunction solar cells: From physics to production lines / S. De Wolf [et al.] // Proceedings 10th Solid-State and Integrated Circuit Technology IEEE Conference. – 2010. – Vol. 1. – P. 1986.

20. Strahm, B. Uniformity and Quality of Monocrystalline Silicon Passivation by Thin Intrinsic Amorphous Silicon in a New Generation Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition Reactor / B. Strahm [et al.] // Proceedings Materials Research Society Symposium. – 2010. – Vol. 1245. – P. A01-04.

21. Abolmasov, S.N. Use of industrial KAI-1200 PECVD reactors for manufacturing of high-efficiency silicon heterojunction solar cells / S.N. Abolmasov [et al.] // submitted to Technical Physics.