应用于薄晶硅太阳能电池的织构PDMS薄膜

ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 12:53
文章英文标题
Textured PDMS Films Applied to Thin Crystalline Silicon Solar Cells
正文
前表面毛化是用于改善光伏器件光学性能的标准程序。在某些特殊情况下,例如在处理超薄衬底时,常用的文本化技术可能变得不切实际甚至不可行。在这类器件上面涂敷的经文字化的聚合物薄膜可能作为替代材料。本文报道了基于薄衬底(≤40μm )的平面晶硅太阳能电池表面织构聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜的研制。PDMS聚合物沉积在粗糙的表面(传统的随机金字塔结构的硅)上,固化并与之分离。通过扫描电子显微镜图片,我们证明PDMS稀释到甲苯中有助于主表面的更好复制。然后,我们将优化后的PDMS薄膜应用于基于10、20和40μm厚晶硅( c-Si )衬底的虚拟样品上,放置PDMS薄膜后反射率明显降低。精确的光学模拟表明,光的改善来自三个机制:较高的入射光透过率,较低的c-Si表面反射率,以及较薄的c-Si吸收体较好的陷光特性。基于40μm厚的太阳能电池,报道了用文字化PDMS薄膜进行光学改善的实验验证,其中观察到了1.7mA / cm2的短路电流密度增益。
文章内容(英文)
Front surface texturization is a standard procedure used to improve optical properties of photovoltaic devices. In some particular cases, such as when dealing with ultrathin substrates, common texturization techniques can become unpractical or even unfeasible. Texturized polymer films applied on top of such devices may be used as an alternative. In this article, we report on the development of textured polydimethylsiloxane (PDMS) films to be placed on top of planar crystalline silicon solar cells based on thin substrates (≤40 \n\u003citalic xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" xmlns:xlink=\"http://www.w3.org/1999/xlink\"\u003eμ\u003c/italic\u003e\nm). The PDMS polymer is deposited onto a rough surface (conventional random pyramid textured silicon), cured and detached from it. By scanning electron microscope images, we demonstrate that the dilution of PDMS into toluene helps in a better replica of the master surface. Next, we apply the optimized PDMS films on top of dummy samples based on 10, 20, and 40 μm thick crystalline silicon (c-Si) substrates whose reflectance is significantly reduced after placing the PDMS films. Accurate optical simulations indicate that the optical improvement comes from three mechanisms: higher light transmission into the device, lower reflectance at the c-Si surface, and better light trapping properties at the thin c-Si absorber. Experimental verification of the optical improvement with texturized PDMS films is reported based on 40 \n\u003citalic xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" xmlns:xlink=\"http://www.w3.org/1999/xlink\"\u003eμ\u003c/italic\u003e\nm thick solar cell, where a short-circuit current density gain of 1.7 mA/cm\n\u003csup xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" xmlns:xlink=\"http://www.w3.org/1999/xlink\"\u003e2\u003c/sup\u003e\n is observed.
来源出处
Journal|[J]IEEE Journal of PhotovoltaicsVolume 10, Issue 2. 2020. PP 351-357
DOI
https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2019.2957643

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