非晶硅-晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的界面鈍化層研究.pdf

1、非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池在能量轉(zhuǎn)換效率上具有較大的發(fā)展?jié)摿Γ瑫r(shí)具有溫度衰減系數(shù)小和弱光響應(yīng)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)硅片太陽(yáng)電池發(fā)展的重要方向，而且已為日本松下的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)所證實(shí)。但該技術(shù)迄今為止為日方嚴(yán)密封鎖，這使其研究開(kāi)發(fā)成為世界其它各國(guó)光伏學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)界的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，對(duì)于此類(lèi)高效太陽(yáng)電池在我國(guó)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重大意義。非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池技術(shù)的核心關(guān)鍵之一是晶體硅襯底與非晶硅間界面的鈍化，已知的基本技術(shù)是在摻雜非晶硅薄膜和

2、晶體硅片間沉積一層高質(zhì)量的本征非晶硅薄膜作為鈍化層。本文報(bào)告我們就該鈍化層開(kāi)展的研究，所采用的方法基于現(xiàn)行主流的氫化本征非晶硅（以下簡(jiǎn)稱(chēng)非晶硅）薄膜鈍化，薄膜沉積手段為國(guó)產(chǎn)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）單晶硅金字塔絨面園化處理對(duì)氫化非晶硅薄膜鈍化效果的影響（第2章）。以 HF-HNO3混合酸拋光來(lái)實(shí)現(xiàn)單晶硅金字塔結(jié)構(gòu)的園化，通過(guò)拋光時(shí)間控制園化程度。以表面粗糙度Rz相對(duì)下降百分?jǐn)?shù)D

3、R定量表征晶體硅襯底表面金字塔絨面結(jié)構(gòu)圓化程度，實(shí)驗(yàn)研究了DR值對(duì)等離子體化學(xué)氣相沉積氫化本征非晶硅薄膜鈍化效果的改善作用，發(fā)現(xiàn)除圓化初期效果異常高以外，二者之間基本呈線(xiàn)性正比關(guān)系；相對(duì)改善作用隨鈍化膜變薄而顯著提高；表面光反射率則隨DR值線(xiàn)性增大。典型結(jié)果為：6％絨面結(jié)構(gòu)圓化程度下，（裸硅）裸硅片表面光反射率絕對(duì)值提高3％，其表面7nm厚的氫化本征非晶硅薄膜可使得硅片少數(shù)載流子壽命相對(duì)未圓化絨面樣品提高260%。
　?。?）PE

4、CVD工藝對(duì)氫化非晶硅薄膜鈍化效果的影響（第3章）。發(fā)現(xiàn)隨沉積速率降低和襯底溫度升高，鈍化效果增強(qiáng)，但到一定程度后，鈍化效果則隨沉積速率進(jìn)一步降低或襯底溫度進(jìn)一步升高而減弱。較低的沉積速率和較高的襯底溫度使薄膜結(jié)構(gòu)趨于有序致密，直至晶化。上述發(fā)現(xiàn)揭示短程有序、致密度較高的非晶硅結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較好的鈍化效果，但一旦薄膜在硅片襯底上開(kāi)始產(chǎn)生外延，則其鈍化效果就會(huì)減弱。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)PECVD系統(tǒng)微量泄漏對(duì)薄膜鈍化效果有增益，其原因可能是微量氧引起的

5、。所得最佳鈍化效果使普通商用 n型直拉單晶硅片樣品的少子壽命達(dá)到了2951微秒，相當(dāng)于表面復(fù)合速率低于2.4 cm/s，表明運(yùn)用國(guó)產(chǎn)設(shè)備能夠得到優(yōu)良的鈍化效果。
　?。?）氧化非晶硅薄膜沉積工藝與鈍化效果（第4章）。在氫化非晶硅薄膜沉積氣源硅烷和氫混合氣的基礎(chǔ)上摻入CO2，成功制備了非晶亞氧化硅薄膜。其鈍化效果與氫化非晶硅薄膜相當(dāng)，但工作氣壓工藝窗口顯著增寬。這對(duì)于非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的產(chǎn)業(yè)化制造很有意義。
　?。?