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多晶硅太阳电池制作及氧化亚铜薄膜制备研究

作　者: 孙杰
导　师: 高斐
学　校: 陕西师范大学
专　业: 光学
关键词: 多晶硅太阳电池表面织构氮化硅薄膜铝背场 Cu_ZO薄膜
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文包含两个部分。第一部分,我们做了与多晶硅太阳电池工业生产相关的研究。第二部分,我们研究了一种具有潜力的太阳电池材料氧化亚铜。太阳电池发展的主要趋势是提高转换效率和降低成本。多晶硅太阳电池是未来最有发展潜力的太阳电池之一。本部分依据多晶硅结构的特点,着重研究了多晶硅太阳电池的工业化生产中各工艺对电池性能产生的影响,得出如下结论：1.采用光谱响应系统和扫描电镜研究了酸腐多晶硅表面织构工艺。研究表明,多晶硅在HF、HNO3和H2O的配比为1：3：2.7的腐蚀液中腐蚀120s后能够得到反射率较低且较均匀的蚯蚓状表面结构。2.利用四探针和Ⅰ-Ⅴ测试研究了不同方阻阻值对电池性能的影响。研究表明,在现有栅线条件下,方阻阻值在45-50Ω/□范围内,所制作的电池有较高的开路电压和短路电流。3.利用Ⅰ-Ⅴ测试研究了不同刻蚀条件对电池性能的影响。研究表明,射频功率过大、刻蚀时间过长、压强太大、气体流量太大都会对硅片表面造成损伤,甚至会危及结区,从而使电池性能下降。4.采用去膜实验、傅里叶变换红外吸收和Ⅰ-Ⅴ测试分别对不同条件沉积氮化硅薄膜的致密性、氢含量和电池性能进行研究。研究表明,多晶硅的表面钝化主要与氮化硅薄膜的致密性有关,而体钝化则主要与氮化硅中的氢含量有关。5.采用扫描电镜和Ⅰ-Ⅴ测试对两种不同铝浆制备的铝背场进行了研究。研究表明,好的铝浆会形成较高质量的背场,增强载流子的收集能力和传导能力,从而提高电池的性能。通过热蒸镀Cu膜并在空气中退火制备Cu2O薄膜。利用X射线衍射(XRD)、能量分散X射线谱(EDX)和原子力显微镜(AFM)研究了已沉积和不同温度退火薄膜的晶体结构、成份和表面形貌,为Cu2O在异质结薄膜太阳电池中地应用作了准备工作。得出如下结论：1.Cu膜在200℃退火30分钟可以得到具有单一成份的Cu2O薄膜；2.四探针测量得到所制备的Cu2O薄膜电阻率为0.22Ωcm；3.用紫外可见光分光光度计(UV-vis)研究了Cu2O薄膜的光学特性,得出其光学带隙为2.4eV。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-13
  1.1 中国的能源形势和发展  9-10
  1.2 太阳电池的研究概况  10-11
  1.3 本论文的研究内容和意义  11-13
第2章太阳电池的原理和结构  13-31
  2.1 太阳电池的工作原理  13-20
    2.1.1 半导体p-n结原理  13-18
    2.1.2 p-n结的光生伏特效应  18-19
    2.1.3 太阳电池的电流-电压特性  19-20
  2.2 太阳电池的输出参数  20-22
  2.3 太阳电池效率的极限  22-23
  2.4 太阳电池效率的损失  23-26
    2.4.1 光学损失  24
    2.4.2 复合的损失  24-25
    2.4.3 寄生电阻造成的损失  25-26
  2.5 异质结太阳电池的原理  26-27
  2.6 几种高效太阳电池结构  27-31
    2.6.1 激光刻槽-埋栅太阳电池  27
    2.6.2 钝化发射极和背表面电池  27-28
    2.6.3 异质结本征薄层太阳电池  28-29
    2.6.4 选择性发射极太阳电池  29-31
第3章多晶硅太阳电池的实验设计  31-45
  3.1 多晶硅太阳电池的工业化生产工艺  31-40
    3.1.1 多晶硅表面减反射及织构原理  31-32
    3.1.2 扩散原理  32-35
    3.1.3 等离子刻蚀去周边和去PSG  35-36
    3.1.4 氮化硅薄膜的减反射和钝化原理  36-39
    3.1.5 丝网印刷和烧结  39-40
  3.2 多晶硅太阳电池的实验设计  40-45
    3.2.1 酸腐多晶硅的表面织构研究  40-41
    3.2.2 方阻阻值对电池性能影响的研究  41
    3.2.3 等离子边缘刻蚀的研究  41
    3.2.4 等离子增强化学气相沉积SiN_x的研究  41
    3.2.5 铝背场对多晶硅太阳电池性能影响的研究  41-42
    3.2.6 说明  42-45
第4章多晶硅太阳电池的实验结果和分析  45-59
  4.1 酸腐多晶硅表面织构研究的实验结果和分析  45-50
    4.1.1 腐蚀时间对多晶硅表面织构的影响研究  46-47
    4.1.2 腐蚀液配比浓度对多晶硅表面织构的影响研究  47-49
    4.1.3 多孔硅对多晶硅表面织构的影响研究  49
    4.1.4 小结  49-50
  4.2 方块电阻阻值对电池性能影响研究的实验结果和分析  50-51
    4.2.1 方阻阻值对电池性能影响的实验结果和分析  50-51
    4.2.2 讨论  51
  4.3 等离子边缘刻蚀研究的实验结果和分析  51-53
    4.3.1 刻蚀实验结果和分析  52-53
    4.3.2 讨论  53
  4.4 等离子增强化学气相沉积SIN_x研究的实验结果和分析  53-56
    4.4.1 SiN_x的去膜实验结果  53-54
    4.4.2 SiN_x的红外吸收光谱研究实验结果  54-55
    4.4.3 不同工艺沉积的SiN_x薄膜对电池性能的影响  55
    4.4.4 讨论  55-56
  4.5 铝背场对太阳电池性能影响研究的实验结果和分析  56-59
第5章氧化亚铜薄膜的制备及其特性研究  59-69
  5.1 氧化亚铜薄膜的制备  59-62
    5.1.1 衬底准备  59-60
    5.1.2 电阻蒸发法  60-61
    5.1.3 实验装置  61-62
    5.1.4 退火处理  62
  5.2 氧化亚铜薄膜的测试研究  62-67
    5.2.1 XRD测试与分析  62-63
    5.2.2 EDX测试与分析  63-64
    5.2.3 AFM测试与分析  64
    5.2.4 四探针测试与分析  64-65
    5.2.5 透射谱测试与分析  65-67
  5.3 结论  67-69
结论  69-71
参考文献  71-75
致谢  75-77
攻读学位期间的研究成果  77

多晶硅太阳电池制作及氧化亚铜薄膜制备研究

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