HIT太阳能电池材料的制备与性能研究

【摘要】：HIT太阳能电池由于具有成本低、效率高、稳定性好以及适合大面积生产等诸多优点,而成为太阳能电池领域的研究热点。但为了满足国民生产的大量需求,要实现更高效廉价的HIT电池的生产制备,不仅需要良好的界面钝化效果,还需要通过降低表面光反射率、非晶硅发射极的光吸收、透明导电膜的电阻率及衬底材料的成本。 针对以上这些问题,本文对多晶硅衬底的表面织构化处理、本征及掺杂非晶硅薄膜制备及性能、掺铝氧化锌透明导电薄膜制备及性能等三方面进行了深入研究,得到主要结论如下： (1)通过NH4NO3/HNO3/HF/H2O腐蚀液对多晶硅衬底的表面进行了织构化处理,结果表明：随着腐蚀液中NH4NO3含量的增加,多晶硅片表面的腐蚀坑先增多后减少,表面光反射率先降低后提高,当NH4NO3含量为4ml时,反射率最低；在超声辅助的情况下多晶硅片表面腐蚀速率明显变慢,腐蚀坑比较均匀,表面光反射率更低。 (2)采用ECR-PECVD法制备了本征及掺杂非晶硅薄膜,研究结果表明：随着氩氢比的提高,a-Si：H薄膜的晶化率减小,沉积速率降低,光学带隙宽度先增大后减小；随着SiH4流量的增加,a-Si:H薄膜的沉积速率增加,晶化率减小；在Ar/H2比为15/15、SiH4流量为10sccm时,制备的本征硅薄膜性能较好,呈完全非晶态,光学带隙为1.97eV。随着掺杂浓度的提高,实验制备的N型a-Si：H薄膜的光学带隙宽度有所提高,暗电导率先增大后减小,在掺杂浓度为0.5时光学带隙和暗电导率均达到最大,分别为2.02eV和8.24×10-2S/cm。 (3)利用双靶共溅射法在不同沉积条件下制备了一系列AZO薄膜,结果表明：当衬底温度为250℃、溅射功率为100W、工作气压为0.3Pa时制备的AZO薄膜具有较好的综合性能,薄膜结晶质量较好,电阻率为2.5×10-3Ω.cm,可见光的透过率在90%左右,光学禁带宽度为3.52eV。与单靶磁控溅射法相比,共溅射法制备的AZO薄膜具有更好的择优取向和结晶性以及更好的光电性能。 【关键词】：HIT太阳能电池 多晶硅衬底 非晶硅薄膜 透明导电膜
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 引言9-11
• 1.2 HIT太阳能电池的结构与特点11-12
• 1.2.1 HIT太阳能电池的结构11-12
• 1.2.2 HIT太阳能电池的特点12
• 1.3 HIT太阳能电池的研究与发展现状12-15
• 1.4 HIT太阳能电池存在的问题及解决方案15
• 1.5 本论文的研究内容15-17
• 2 实验设备与检测方法17-28
• 2.1 实验设备17-21
• 2.1.1 微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积17-19
• 2.1.2 射频磁控溅射19-21
• 2.2 薄膜检测方法21-28
• 2.2.1 薄膜厚度、表面形貌及成分的表征21-22
• 2.2.2 薄膜的结构分析22-25
• 2.2.3 薄膜的光学性能表征25-26
• 2.2.4 薄膜的电学性能表征26-28
• 3 多晶硅基片清洗与绒面处理28-38
• 3.1 多晶硅绒面制备技术概况28-31
• 3.2 NH_4NO_3/HNO_3/HF/H_2O体系中多晶硅腐蚀坑的形成机理31-32
• 3.3 实验及结果32-38
• 3.3.1 NH_4NO_3加入量对多晶硅表面形貌的影响33-35
• 3.3.2 NH_4NO_3加入量对多晶硅表面光反射率的影响35
• 3.3.3 超声辅助对多晶硅绒面效果的影响35-38
• 4 硅掺杂层的制备与研究38-51
• 4.1 引言38-39
• 4.2 本征非晶硅层39-46
• 4.2.1 氩氢比对薄膜性能的影响39-43
• 4.2.2 硅烷流量对薄膜性能的影响43-46
• 4.3 N型磷掺杂非晶硅层46-51
• 4.3.1 掺杂浓度(PH_3/SiH_4)对N型非晶硅薄膜结构性能的影响47
• 4.3.2 掺杂浓度(PH_3/SiH_4)对N型非晶硅薄膜光学性能的影响47-49
• 4.3.3 掺杂浓度(PH_3/SiH_4)对N型非晶硅薄膜电学性能的影响49-51
• 5 AZO透明导电膜的制备与性能研究51-67
• 5.1 引言51
• 5.2 AZO薄膜的制备51-52
• 5.3 单靶与双靶溅射对薄膜结构和性能的影响52-57
• 5.4 沉积参数对AZO薄膜结构和性能的影响57-67
• 5.4.1 沉积参数对薄膜结构的影响57-62
• 5.4.2 AZO薄膜电学性能62-65
• 5.4.3 AZO薄膜的光学性能65-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74

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