一種新型的晶體硅（c-Si）太陽能電池設計，基于雙面異質結背接觸太陽能電池（HBC電池），并采用了透明導電氧化物（TCO）。三種雙面HBC電池方案：全面積接觸、點接觸以及ITO點接觸，結果表明ITO的點接觸方案在三種方案中最為優越。

異質結背接觸（HBC電池）

HBC 太陽能電池結構

結合了c-Si/a-Si異質結和背接觸方案，提供了高短路電流密度和高開路電壓。

c-Si/a-Si 異質結提供了優異的鈍化效果，通過分離p-n 結界面和抑制界面載流子損失，提高了開路電壓（Voc）。BC電池結構去除了正面金屬，避免了正面光遮擋，從而提高了光電流，進而增加了短路電流密度（Jsc）。

雙面HBC太陽能電池

雙面HBC電池是一種能夠從兩個方向吸收光線的太陽能電池技術。

三種不同的雙面HBC太陽能電池的接觸方案

全面積接觸：發射極-背表面場的間距被增加，以便讓更多的光線能夠進入電池的背面。

點接觸：通過減少背面銀面積來實現，但仍然保持了一定的載流子收集能力。

ITO接觸：采用了點接觸設計，但引入了ITO材料來覆蓋所有的a-Si表面。

雙面HBC 的建模參數

體電阻率：7 Ω?cm 的體電阻率影響電池內部的電流傳導。較高的體電阻率可能導致內部電阻增加。

體厚度、電池周期寬度和發射極寬度：200 μm 的體厚度、1,100 μm 的電池周期寬度和 1,000 μm 的發射極寬度共同決定了電池的結構尺寸。

接觸電阻率：1 mΩ·cm 的接觸電阻率影響著電極與半導體之間的接觸特性。較低的接觸電阻率有助于降低接觸電阻，減少在電極接觸處的能量損失，提高電池的填充因子和輸出功率。

HBC電池表面反射率

HBC太陽能電池不同區域的表面反射率

前表面反射率：

從圖中可知前表面反射率較高，這意味著有相當一部分入射光在電池前表面被反射出去，未能進入電池內部參與光電轉換過程。較高的前表面反射率會降低電池對光的吸收效率，進而影響短路電流密度（Jsc）。

后表面（鈍化層）反射率：

后表面（鈍化）反射率相對較高，這一特性有利于將從電池背面入射或內部反射到背面的光反射回電池內部，增加光在電池內的多次反射和吸收機會，從而提高光的利用率，對提高電池的雙面性和整體光吸收性能有積極作用。

ITO表面反射率：

較低的ITO內部光反射率雖可能導致一部分正面入射光從ITO 區域逃逸，但研究發現即使如此，減小背面銀面積仍能增加Jsc，說明在該電池結構中，背面側的光照對電池性能的影響更為顯著，盡管ITO內部光反射率低，但背面光吸收的增加在一定程度上彌補了內部光反射損失帶來的影響。

HBC太陽能電池性能的深入分析

建模參數

HBC太陽能電池的J-V特性曲線

曲線顯示出在低電壓時電流迅速上升，隨著電壓增加電流逐漸趨于平穩，然后在接近開路電壓時電流下降至接近零。

HBC電池性能參數

性能優化：通過優化ITO層的參數，可以顯著提高HBC太陽能電池的光電轉換效率。電池的JSC、VOC和FF均達到或接近理論值，表明電池設計和制造工藝的高效性。

技術優勢：雙面HBC太陽能電池的設計充分利用了雙面光吸收的優勢，提高了電池的光利用率和輸出功率。ITO層的使用有效地解決了a-Si層載流子遷移率低的問題，提高了電池的整體性能。

雙面HBC電池不同接觸方案下的性能變化

全面積接觸方案：存在一個最優的發射極-BSF間距，可以平衡背面光吸收和載流子傳輸效率，從而最大化電池性能。設計時需要考慮如何最小化內阻和最大化光吸收。

點接觸方案：接觸面積的增加雖然可以提高光吸收，但也需要考慮載流子傳輸效率和電池內阻。最佳的接觸面積比例是實現高功率密度和高FF的關鍵。

帶ITO的點接觸方案：ITO的使用顯著改善了電池性能，尤其是在載流子傳輸方面。最小化背面銀面積同時使用ITO可以提高電池的光電轉換效率。

對比三種方案可知，全面積接觸方案由于增加間距對載流子收集影響過大，導致電池性能不佳；點接觸方案受a - Si 低遷移率限制，在背面銀面積和光吸收之間存在權衡；帶ITO 的點接觸方案相對更優，通過ITO解決了載流子傳輸問題，使背面光吸收的增加能有效提升電池性能。

雙面HBC太陽能電池的性能優化需要在提高光吸收和載流子傳輸效率之間找到平衡。帶ITO的點接觸方案通過改善載流子傳輸，顯著提升了電池的整體性能。絨面反射率的優化進一步增強了背面光的吸收，這對于雙面電池的能量產出至關重要。

美能絨面反射儀

美能絨面反射儀RTIS通過漫反射激發電池片，然后通過8度角采用光譜儀檢測。RTIS具有定位的機臺和導軌，能夠方便而快速地送入樣品，實現電池片樣品的定位，提高使用人員的工作效率。

光譜測試范圍可達：350-1050nm

快速、自動任意多點測量

每點測試速度約0.1s，檢測時間僅為傳統反射率的1/10

精準測量反射率、膜厚等多項重要參數

隨著雙面HBC太陽能電池技術的不斷進步，美能絨面反射儀能夠精確測量和分析絨面結構的反射特性，為研究人員提供了寶貴的數據支持，幫助他們更好地理解和優化光吸收效率。

原文出處：Bifacial Heterojunction Back Contact Solar Cell: 29-mW/cm2 Output Power Density in Standard Albedo Condition

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