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掺杂镓的硅晶片的应用可以有效地减轻初始LID，使用硼掺杂的p型硅晶片的电池长期以来一直遭受这种破坏。
摘自PV杂志05/2020
光伏的圣杯是在提高效率的同时降低成本。这给光伏行业带来了持续的压力，以降低电池和模块的制造成本。实现此目标的方法是追求提高PV转换效率，并降低太阳能电池组件的年降解率。迫切需要硅材料高度稳定，同时提供高的超额载流子寿命。
大多数PV模块是使用p型硅基板制造的，即使暴露在阳光下，即使在低至70 C（典型操作条件下经常遇到的温度）下，该基片也易于降解。几十年来，这种退化被称为光致退化（LID），困扰着光伏产业。
P型掺杂
掺杂是PV中的基本现象。在掺杂过程中将杂质添加到硅晶体中以使其导电。对于p型掺杂，III族元素是掺杂剂的理想选择。当将这些掺杂剂混合到纯硅中时，会在硅中形成可以接收电子的空穴，从而使硅材料成为p型。形成这些孔是因为III类元素的电子比硅少一个。
目前，p型衬底上的PERC技术在光伏制造商中占据主导地位。硼掺杂的硅是主要的p型掺杂剂，但它对LID高度敏感，因此需要额外的处理步骤来减轻这种降解。
生产稳定寿命材料的另一种方法是用不同的III族元素（例如铝，镓或铟）掺杂硅。铝掺杂是不可行的，因为它会在硅材料中形成复合活性缺陷。
华威大学的尼古拉斯·格兰特（Nicholas Grant）和约翰·墨菲（John Murphy）最近研究了铟掺杂的可行性，并发现其相对较深的能级限制了其潜力。这就给我们留下了一个问题，即镓是否可以替代硼，是否有可能将其用作p型硅太阳能电池的主要掺杂剂。
为什么是镓？
格兰特说：“掺加镓的硅在长时间照明下表现出非常稳定和长寿命。还没有任何已知的有害重组活性缺陷。”
掺杂镓的硅晶片的应用可以有效地减轻初始LID，使用硼掺杂的p型硅晶片的电池长期以来一直遭受这种破坏。因此，不同于硼掺杂的现状，镓掺杂的硅不需要用于减轻降解的附加稳定步骤。掺镓电池的平均效率比掺硼电池的平均效率高0.09％。
格兰特说：“我的团队进行了稳定性测试，未观察到使用掺镓硅衬底的PERC太阳能电池的明显降解。”“相反，在相同的实验条件下，我们确实观察到了具有掺硼硅衬底的等效PERC太阳能电池的显着降解。”
镓掺杂使光伏组件能够提供长期的性能，稳定性和潜在的投资回报率。使用镓掺杂来稳定寿命并因此稳定电池效率的另一个好处是，电池生产线不需要额外的制造工具或处理步骤，而切换到n型衬底则不是这种情况。
潜在问题
掺杂镓的硅的历史性缺点是在锭生长期间镓的偏析系数低。相对于硼，镓具有更强的热力学趋势，可以留在熔体中而不是掺入固体硅晶体中。
研究人员已经注意到，沿铸锭长度方向的电阻率变化很大，并且变化率很容易超过一个数量级。当光伏电池制造商需要在严格的电阻率范围内（例如1-2Ωcm）的大量晶片时，这是不理想的。这也可能导致电参数的显着变化，并可能减少铸锭的可用部分，这会损害产量，并可能对成本造成不利影响。
生产许可证
诸如JA Solar，Longi和Trina Solar之类的太阳能制造商将精力集中在生产镓掺杂的硅片上。
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