晶體硅太陽電池中的電學(xué)復(fù)合行為.pdf

1、太陽能發(fā)電是一種非常有前景的可再生能源。當(dāng)前,晶體硅太陽電池占據(jù)了超過80％的光伏市場份額。降低其成本是研究和產(chǎn)業(yè)界不斷努力的目標(biāo),目前采用的主要策略是降低硅片的厚度和提高硅太陽電池的轉(zhuǎn)換效率。隨著硅片厚度的下降,表面復(fù)合的影響越來越大;同時,高的破碎率減少了電池產(chǎn)量。晶體硅中的復(fù)合中心,如光衰減缺陷,明顯降低了太陽電池的效率。因此,研究晶體硅電池的表面及體復(fù)合行為,對于光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展薄片高效電池具有重要的意義。
　　 本文研究了

2、晶體硅表面的復(fù)合,以及運(yùn)用合適的鈍化方法減少復(fù)合,并分析表面復(fù)合對薄片電池效率的影響。并研究了摻雜對晶體硅及太陽電池光衰減行為的影響。另外,還研究了太陽電池用硅片的力學(xué)性能。取得了如下主要創(chuàng)新的結(jié)果:
　　 (1)研究了硅表面復(fù)合及有效的表面鈍化方法。對于p型＜100＞直拉單晶硅,采用合適的硅片預(yù)清洗以及0.01mol/l的碘酒/乙醇溶液鈍化,表面復(fù)合速度小于50cm/s。采用合適的生長參數(shù)沉積的SiNx薄膜,通過外加電場在生長

3、SiNx的硅表面沉積電荷,可以減少表面處電子或空穴的濃度,顯著提高鈍化效果。采用低溫(400-450℃)快速熱處理(10-15s),也可以大大降低表面復(fù)合。這是由于SiNx中H擴(kuò)散至Si-SiNx界面處,降低了表面態(tài)密度。
　　 (2)研究了表面復(fù)合對薄片電池效率的影響。隨著硅片厚度的下降,太陽電池的長波長光學(xué)損失增加;量子效率和轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)也隨之減少。180μm硅片制備的電池平均效率達(dá)到18.4％,而60μm的電池效率為16

4、.8％。薄片電池效率的損失主要是由電池背表面復(fù)合以及部分長波長光的損失造成的。
　　 (3)研究了摻鍺對晶體硅及電池光衰減的影響。確定了鍺在硅中的有效分凝系數(shù)為0.56。鍺濃度高于一定量級(1019cm-3)時,可以減少單晶硅中光衰減的生成;并且隨鍺濃度的升高,減少的比例增加。由于摻鍺減少了硅中的雙氧濃度,本質(zhì)上是摻鍺增加硼氧缺陷的生成激活能,即提高了雙氧的擴(kuò)散勢壘;同時,也增大了缺陷的分解激活能,提高了硼對雙氧的俘獲截面。摻鍺

5、不會影響太陽電池的初始轉(zhuǎn)換效率;在光照后,摻鍺可以減少太陽電池的效率及相應(yīng)組件輸出功率的衰減。摻鍺對多晶硅太陽電池也可以起到相似的作用。相比普通電池或組件,摻鍺單晶和多晶的輸出功率光衰減損失可以分別減少15％和17％。表明摻鍺可以在一定程度上抑制太陽電池的光衰減行為.
　　 (4)單晶硅中摻錫(1018cm-3)也可以抑制光衰減的產(chǎn)生。摻錫顯著減少了硼氧缺陷的濃度,影響了硼氧缺陷的動力學(xué)行為。摻錫提高硼氧缺陷的生成激活能,即提高