具有本征非晶硅层的异质结太阳能电池的研究

【摘要】： Heterojunction with Intrinsic Thin-layer (HIT)结构使得在低温工艺下制备高性能的太阳能电池成为可能,是目前太阳能电池领域的研究热点。 本文从HIT电池的效率损失机制入手,通过制备工艺的改进减少相应的损失以提高电池性能。首先在HIT电池的背面制备铝背场,通过工艺优化,在烧结温度为700℃时制备出有效少子寿命分布均匀,平均值大的样品,抑制了少数载流子在硅片背表面的复合;在制备铝背场时形成的良好铝-硅合金有很低的电阻率,作为电池的背电极可以形成良好的欧姆接触。通过优化本征层和n型掺杂层非晶硅薄膜的制备工艺,得到具有较高光学带隙的非晶硅薄膜,同时n型掺杂层具有较高的电导率。分别用湿法刻蚀(HF)和干法刻蚀(NH3)对异质结界面进行预处理,可以有效钝化界面,减少因界面复合而造成的效率损失。并通过比较得出,干法刻蚀具有更好的钝化效果。最后在单晶硅衬底表面制备出形状规则、大小均匀的金字塔型绒面结构,使表面反射率从最初的35.9%降低到10.9%,增加了电池对光的吸收。通过以上工艺的优化,减少了HIT电池的光学损失和电学损失,使电池整体性能得以提高。 除此之外,本文在实验过程中,对各阶段的优化工艺均制备一块HIT电池样品,经过系统比较,得出本文最终的制备HIT太阳能电池的优化工艺,并对工艺的进一步优化提出了改进方案。 【关键词】：HIT太阳能电池 铝背场 氢化非晶硅薄膜 界面钝化 绒面结构
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 人类面临的能源问题8
• 1.2 太阳能的优势8-9
• 1.3 太阳能电池的研究与发展现状9-10
• 1.4 HIT 太阳能电池的研究与发展现状10-13
• 1.5 本文主要研究内容13-15
• 2 HIT 太阳能电池理论基础15-20
• 2.1 HIT 太阳能电池工作原理15
• 2.2 HIT 太阳能电池的异质结结构15-17
• 2.3 HIT 太阳能电池的主要性能指标17-20
• 3 用于HIT 太阳能电池的铝背场的研究20-31
• 3.1 表面钝化工艺原理20-23
• 3.2 铝背场的形成机理和制备方法23-25
• 3.3 少数载流子寿命测量25
• 3.4 实验25-27
• 3.5 结果和讨论27-31
• 4 非晶硅薄膜的制备工艺研究31-49
• 4.1 非晶硅薄膜31-34
• 4.2 PECVD 沉积非晶硅薄膜34-38
• 4.3 本征a-Si:H 薄膜38
• 4.4 n 型发射极薄膜38-39
• 4.5 实验和结果39-48
• 4.6 结论48-49
• 5 异质结界面钝化和腐蚀工艺的研究49-59
• 5.1 非晶硅/单晶硅异质结界面钝化处理49-50
• 5.2 异质结界面绒面结构的研究50-53
• 5.3 实验和结果53-58
• 5.4 结论58-59
• 6 总结59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 附录攻读硕士学位期间发表的论文及申请的专利66

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