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具有本征非晶硅层的异质结太阳能电池的研究

作　者: 宋志成
导　师: 曾祥斌
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
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
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 93次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
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

具有本征非晶硅层的异质结太阳能电池的研究

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