Simulated Study on the Effects of Substrate Thickness and Minority-Carrier Lifetime in Back Contact and Back Junction Si Solar Cells

Choe, Kwang Su

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자료유형: 학술저널

저자정보: Choe, Kwang Su (Department of Electronic Materials Engineering College of Engineering The University of Suwon)

저널정보: 한국재료학회 한국재료학회지 한국재료학회지 제27권 제2호

발행연도: 2017.1

수록면: 107 - 112 (6page)

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The BCBJ (Back Contact and Back Junction) or back-lit solar cell design eliminates shading loss by placing the pn junction and metal electrode contacts all on one side that faces away from the sun. However, as the electron-hole generation sites now are located very far from the pn junction, loss by minority-carrier recombination can be a significant issue. Utilizing Medici, a 2-dimensional semiconductor device simulation tool, the interdependency between the substrate thickness and the minority-carrier recombination lifetime was studied in terms of how these factors affect the solar cell power output. Qualitatively speaking, the results indicate that a very high quality substrate with a long recombination lifetime is needed to maintain the maximum power generation. The quantitative value of the recombination lifetime of minority-carriers, i.e., electrons in p-type substrates, required in the BCBJ cell is about one order of magnitude longer than that in the front-lit cell, i.e., $5{\times}10^{-4}sec$ vs. $5{\times}10^{-5}sec$. Regardless of substrate thickness up to $150{\mu}m$, the power output in the BCBJ cell stays at nearly the maximum value of about $1.8{\times}10^{-2}W{\cdot}cm^{-2}$, or $18mW{\cdot}cm^{-2}$, as long as the recombination lifetime is $5{\times}10^{-4}s$ or longer. The output power, however, declines steeply to as low as $10mW{\cdot}cm^{-2}$ when the recombination lifetime becomes significantly shorter than $5{\times}10^{-4}sec$. Substrate thinning is found to be not as effective as in the front-lit case in stemming the decline in the output power. In view of these results, for BCBJ applications, the substrate needs to be only mono-crystalline Si of very high quality. This bars the use of poly-crystalline Si, which is gaining wider acceptance in standard front-lit solar cells.

#BCBJ solar cell #back-lit solar cell #minority-carrier recombination #substrate thickness #Medici

참고문헌 (6)

참고문헌 신청

M. A. Green / 2007 / Prog. Photovolt. Res. Appl 15:35

J. H. Kim / 2008 / Electron. Telecommun. Trend Anal 23:2

2005 / SunPower A-300 Cell / SunPower Corp

1996 / Medici Two-Dimensional Device Simulation Program, Ver. 2.2, User’s Manual, vol. 3 / Technology Modeling Associates, Inc :7.1~7.10

K. S. Choe / 2010 / Solid State Sci 12:1948

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Choe, Kwang Su

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