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PECVD制备非晶硅/晶体硅异质结太阳能电池的研究认领

作者：

蒋振宇

学位授予单位：

中国科学院大学

摘要：

HIT太阳电池，即在发射结和硅衬底间沉积一层本征硅薄膜结构的电池，是一种富有潜力的高效电池。HTT电池的主要优点为：1)低温工艺;2)良好的钝化。因此本文采用RF-PECVD技术在N型晶体硅上制备了HIT电池，取得了以下主要结果：　　通过数值模拟程序“AFORS-HET”，计算分析了影响薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池光伏特性的因素：模拟研究了单面电池的发射极厚度、缓冲层厚度和界面缺陷态密度的影响，结果表明发射极应尽可能的薄，且要实现重掺，本征层的厚度应控制在＜10nm，当界面缺陷态密度高于1×1013cm-2这一临界值时，电池的光伏特性迅速变差;还模拟研究了双面电池的背面结i层厚度、背面结缺陷态密度、单晶硅衬底厚度的影响，结果表明背面结i层厚度不宜超过5nm，背面结界面缺陷态密度高于1×1012cm-2这个临界值时，电池性能会迅速下降，电池效率随硅片厚度增加而增加。　　分别以氢氧化钠(NaOH)和四甲基氢氧化铵(TMAH)作为腐蚀剂，研究了不同的织构温度和时间的影响，NaOH溶液在T=80℃，te=80min时，得到织构效果最好的样品Rav=10.51％，τ=16.54μs。TMAH溶液在T=85℃，te=60min时，得到织构效果最好的样品Rav=9.36％，τ=18.37μs。对于NaOH织构的样品，CP处理都能使少子寿命有不同程度的增长;而对于TMAH织构的样品，CP处理都会使少子寿命有不同程度的降低。CP处理的SEM形貌图表明CP处理有使金字塔斜面变得平缓的效果。得到了优化的非晶本征缓冲层条件，NaOH和TMAH织构的样品少子寿命分别从3.161μs和3.656μs，提高到10.42μs和14.45μs。　　采用PECVD技术制备P型掺杂的非晶硅薄膜材料和a-Si(p)/c-Si(n)结构的单面异质结电池，以及CP处理对电池性能的影响。通过优化沉积参数，获得了光敏性为2.09×106的优质非晶硅薄膜。通过分析电池性能结果，优化了衬底温度、掺杂比、p层厚度、沉积气压和等离子体功率密度沉积参数，获得了最高为14.01％的光电转换效率。通过CP处理对NaOH，TMAH织构样品的影响，证实了CP处理可以取出硅片内部一定深度的金属离子污染，提高传统碱性溶液织构(如NaOH,KOK)下制备的太阳电池性能。

摘要译文

关键词：

太阳能电

学位年度：

2009

学位类型：

硕士

学科专业：

凝聚态物理

导师：

周玉琴

中图分类号：

TM914.41;TM914.4[太阳能电池⑨];TQ127.2[硅及其无机化合物]

学科分类号：

080709[储能科学与工程];080809[新能源发电与电能存储];081702[化学工艺]