Physics and Technology of Amorphous-Crystalline Heterostructure Silicon Solar Cells

بازار سلول‌های خورشیدی چند گیگاواتی امروزی تحت تسلط فناوری ویفر سیلیکون کریستالی (c-Si) است، با این حال مفاهیم سلولی جدید در حال ورود به بازار هستند. یکی از طراحی سلول های خورشیدی بسیار امیدوارکننده برای پاسخ به این نیازها، سلول خورشیدی اتصال ناهمسان سیلیکونی است که تابش کننده و میدان سطح پشتی آن اساساً توسط رشد دمای پایین لایه های بسیار نازک سیلیکون آمورف تولید می شود. در این طرح، سیلیکون آمورف (a-Si:H) هر دو "امیتر" و "میدان سطح تماس با پایه / پشت" را در هر دو طرف یک پایه ویفر سیلیکونی کریستالی نازک (c-Si) تشکیل می دهد که در آن الکترون ها و سوراخ ها قرار دارند. نور تولید شده؛ در همان زمان، a-Si:H سطح c-Si را غیرفعال می کند. اخیراً بازده سلولی بالای 23 درصد برای چنین سلول های خورشیدی نشان داده شده است.

در این کتاب، ویراستاران مروری بر آخرین هنر در فیزیک و فناوری سلول‌های خورشیدی سیلیکونی ناهم‌ساختار آمورف کریستالی ارائه می‌کنند. مفهوم heterojunction معرفی می‌شود، فرآیندها و ویژگی‌های حاصل از مواد مورد استفاده در سلول و رابط‌های ناهمگون آنها مورد بحث قرار می‌گیرد و تکنیک‌های خصوصیات و ابزارهای شبیه‌سازی ارائه می‌شوند.

Today’s solar cell multi-GW market is dominated by crystalline silicon (c-Si) wafer technology, however new cell concepts are entering the market. One very promising solar cell design to answer these needs is the silicon hetero-junction solar cell, of which the emitter and back surface field are basically produced by a low temperature growth of ultra-thin layers of amorphous silicon. In this design, amorphous silicon (a-Si:H) constitutes both „emitter“ and „base-contact/back surface field“ on both sides of a thin crystalline silicon wafer-base (c-Si) where the electrons and holes are photogenerated; at the same time, a-Si:H passivates the c-Si surface. Recently, cell efficiencies above 23% have been demonstrated for such solar cells.

In this book, the editors present an overview of the state-of-the-art in physics and technology of amorphous-crystalline heterostructure silicon solar cells. The heterojunction concept is introduced, processes and resulting properties of the materials used in the cell and their heterointerfaces are discussed and characterization techniques and simulation tools are presented.