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Towards 20% efficient large-area screen-printed rear-passivated silicon solar cells

  • Thorsten Dullweber*
  • , Sebastian Gatz
  • , Helge Hannebauer
  • , Tom Falcon
  • , Rene Hesse
  • , Jan Schmidt
  • , Rolf Brendel
  • *Korrespondierende*r Autor*in für diese Arbeit

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftArtikelForschungPeer-Review

Abstract

We have implemented a baseline solar cell process based on today's standard industrially manufactured silicon solar cells. Using this process, we achieve conversion efficiencies up to 18.5% applying 125 × 125 mm pseudo-square p-type 2-3 Ω cm boron-doped Czochralski silicon wafers featuring screen-printed front and rear contacts and a homogenously doped 70 Ω/n+-emitter. Optimizing a print-on-print process for the silver front side metallization, we reduce the finger width from 110 to 70 μm, which increases the conversion efficiency up to 18.9% due to the reduced shadowing loss. In order to further increase the efficiency, we implement two different dielectric rear surface passivation stacks: (i) a silicon dioxide/silicon nitride stack and (ii) an aluminium oxide/silicon nitride stack. The rear contacts to the silicon base are formed by local laser ablation of the passivation stack and aluminium screen printing. The dielectric layer stacks at the rear decrease the surface recombination velocity from Seff,rear = 350 cm/s for a full-area Al back surface field down to Seff,rear = 70 cm/s and increase the internal reflectance from 61% up to 91%. The improved solar cell rear increases the conversion efficiency η up to an independently confirmed value of 19.4%, the short-circuit current density J sc up to 38.9 mA/cm and the open-circuit voltage Voc up to 662 mV. The detailed solar cell analysis reveals potential to further increase the conversion efficiency towards 20% in the near future.

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)630-638
Seitenumfang9
FachzeitschriftProgress in Photovoltaics: Research and Applications
Jahrgang20
Ausgabenummer6
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - Sept. 2012

UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs)

2015 einigten sich die UN-Mitgliedstaaten auf 17 globale Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) zur Beendigung von Armut, zum Schutz des Planeten und zur Förderung des allgemeinen Wohlstands. Hiermit leisten wir einen Beitrag zu folgendem/n Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung (SDGs):

  1. SDG 7 - Erschwingliche und saubere Energie
    SDG 7 Erschwingliche und saubere Energie

ASJC Scopus Sachgebiete

  • Elektronische, optische und magnetische Materialien
  • Erneuerbare Energien, Nachhaltigkeit und Umwelt
  • Physik der kondensierten Materie
  • Elektrotechnik und Elektronik

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