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HIT太阳能电池材料的制备与性能研究

作　者: 史少飞
导　师: 姜辛; 吴爱民
学　校: 大连理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: HIT太阳能电池 多晶硅衬底 非晶硅薄膜 透明导电膜
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
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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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 光电池 > 太阳能电池
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