双层氮化硅减反膜晶体硅太阳能电池的研究

【摘要】：摘要：减反射膜在太阳能电池上的应用已极为广泛,主要起两方面的作用,一是为了减少光的反射,二是增加钝化作用,但是往往这两方面都是矛盾的,双层膜恰好能够综合这两面的因素。 为了整合氮化硅薄膜各方面的优势,达到优势最大化的目的,我们提出了一种新方法,即双层氮化硅减反射膜,即在硅片表面先镀一层高折射率厚度较薄的氮化硅膜,增加其钝化效果,然后在镀一层低折射率厚度稍后的氮化硅膜增强光学匹配性以减少光的反射。本文先通过PC1D软件模拟最佳的氮化硅膜结构,即底层氮化硅膜的折射率n=2.15,厚度d=30nm,上层折射率n=1.9,厚度d=55nm,然后通过产线管式PECVD设备试验得出实现双层硅结构的工艺,最后分别采用单层膜工艺和双层膜工艺进行大批量生产,测量其电性能参数进行统计比较,最后发现双层膜的性能与模拟的基本一致,反射率较单层膜在短波段有明显降低,测量的外量子效率在短波段比单层膜要高,与反射率曲线完全符合,并且通过大批量测试分选统计得出的数据显示,双层氮化硅膜太阳能电池的要比单层膜的效率要高出0.2个百分点,开路电压要高出2mv,短路电流比单层膜高出0.039A,其他电性能参数均优于单层氮化硅膜太阳能电池。 【关键词】：PECVD 氮化硅 双层膜 太阳能电池 减反射 钝化
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 序8-12
• 第一章 引言12-20
• 1.1 太阳能电池的发展前景12-14
• 1.1.1 能源危机12
• 1.1.2 可再生能源12-14
• 1.2 太阳能电池的发展历史及其发展现状14-16
• 1.2.1 单晶硅电池14-15
• 1.2.2 多晶硅太阳能电池15-16
• 1.2.3 薄膜太阳能电池16
• 1.3 双层减反射膜的研究概况16-18
• 1.4 本文研究的主要内容18-20
• 第二章 太阳能电池的基础理论20-52
• 2.1 太阳能电池的发电原理20-27
• 2.1.1 太阳能发电的特点21
• 2.1.2 太阳能电池的结构21-23
• 2.1.3 太阳能电池的特性23-25
• 2.1.4 影响太阳能电池效率的主要因素25-27
• 2.2 太阳能电池片生产工艺27-48
• 2.2.1 制绒27-29
• 2.2.2 扩散29-33
• 2.2.3 刻蚀33-35
• 2.2.4 二次清洗35-36
• 2.2.5 PECVD镀膜36-42
• 2.2.6 丝网印刷42-44
• 2.2.7 烧结44-46
• 2.2.8 测试分选46-48
• 2.3 减反射膜的基本原理48-52
• 第三章 试验设备及其测试设备原理介绍52-66
• 3.1 PECVD设备52-58
• 3.1.1 PECVD设备结构52-53
• 3.1.2 主要性能参数53-54
• 3.1.3 PECVD设备的市场情况54
• 3.1.4 几种主流厂商的PECVD镀膜设备产品54-58
• 3.2 测试设备58-66
• 3.2.1.椭偏仪测试模型59-62
• 3.2.2.WT-2000少子寿命测试仪62-64
• 3.2.3.太阳能电池效率测试仪64
• 3.2.4.外量子效率测试仪64-66
• 第四章 PECVD沉积氮化硅膜工艺的研究66-74
• 4.1 PECVD法生产氮化硅膜的原理66
• 4.2 氮化硅的作用与钝化机理66-67
• 4.3 PECVD沉积氮化硅薄膜各参数的影响67-72
• 4.3.1 总气体流量对沉积速率、折射率及镀膜均匀性、少子寿命的影响67-68
• 4.3.2 SiH4和NH3的流量比对沉积速率、折射率及镀膜均匀性、少子寿命的影响68-69
• 4.3.3 温度对沉积速率、折射率及镀膜均匀性、少子寿命的影响69-70
• 4.3.4 压力对沉积速率、折射率及镀膜均匀性、少子寿命的影响70-71
• 4.3.5 时间对沉积速率、折射率及少子寿命的影响,分析沉积速率和折射率的关系71-72
• 4.4 本章小结72-74
• 第五章 双层膜工艺试验和实验结果分析74-84
• 5.1 折射率与钝化效果的关系分析74-75
• 5.2 双层氮化硅的减反射理论模型及其试验模拟75-82
• 5.2.1 多层减反射膜的理论模型75-76
• 5.2.2 双层氮化硅膜的试验模拟76-77
• 5.2.3 工艺试验及其结果分析77-82
• 5.3 本章小结82-84
• 第六章 结论与展望84-86
• 6.1 结论84
• 6.2 展望84-86
• 参考文献86-88
• 作者简历88-92
• 学位论文数据集92

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