High-efficiency back-contact back-junction silicon solar cells
Notice bibliographique
Résumé
In this thesis high-efficiency back-contact back-junction (BC-BJ) silicon solar cells for one-sun applications were studied. The focus was put on the development of a low-cost and industrially feasible manufacturing technology in order to utilize the full cost reduction potential of this elegant cell structure. At the same time the performance of the developed solar cells was investigated in details by experimental work, analytical modeling and numerical device simulations. The complex and costly photolithography masking steps were replaced by techniques which are of low cost and relevant for mass production, such as screen-printing of the masking layers and local laser ablation of the dielectric and silicon layers. The highest solar cell efficiency of 21.1 % (JSC = 38.6 mA/cm^2, VOC = 668 mV, FF = 82.0 %) was achieved on 160 um thick 1 Ohm cm n-type FZ Si with the designated area of 4 cm^2. A detailed study of the loss mechanisms limiting the efficiency of the developed back-contact back-junction silicon solar cell was performed. The reduction of the cell efficiency was determined to be 3.9 %abs. due to recombination processes, 2.0 %abs. due to optical losses, 0.3 %abs. due to series resistance effects and 0.7 %abs. due to electrical shading. The developed model of the loss mechanisms is a powerful tool for the further optimization study of the solar cell structure. Positive effects of the phosphorus doped n+ front surface field (FSF) on the performance of the BC-BJ solar cells were studied in details. These effects are: (i) Surface passivation and passivation stability: The optimal surface passivation was obtained with a deep diffused Gaussian phosphorus FSF doping profile with sheet resistance of 148 Ohm/sq. In contrast to solar cells without the FSF diffusion, the solar cells with the FSF diffusion profile did not show any performance degradation under exposure to UV illumination. (ii) Lateral current transport: The front diffused n+ layer can be seen as a parallel conductor to the lateral base resistance. This way the lateral base resistance losses can be reduced. (iii) Low-illumination performance: The front surface field improves the performance of the BC-BJ solar cells under low illumination intensity. Therefore the BC-BJ cells with FSF seem to be the best ones suited for achieving a high energy yield when also operating under low illumination intensity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».