PECVD制备非晶硅/晶体硅异质结太阳能电池的研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:myyiao123
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HIT太阳电池,即在发射结和硅衬底间沉积一层本征硅薄膜结构的电池,是一种富有潜力的高效电池。HTT电池的主要优点为:1)低温工艺;2)良好的钝化。因此本文采用RF-PECVD技术在N型晶体硅上制备了HIT电池,取得了以下主要结果:   通过数值模拟程序“AFORS-HET”,计算分析了影响薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池光伏特性的因素:模拟研究了单面电池的发射极厚度、缓冲层厚度和界面缺陷态密度的影响,结果表明发射极应尽可能的薄,且要实现重掺,本征层的厚度应控制在<10nm,当界面缺陷态密度高于1×1013cm-2这一临界值时,电池的光伏特性迅速变差;还模拟研究了双面电池的背面结i层厚度、背面结缺陷态密度、单晶硅衬底厚度的影响,结果表明背面结i层厚度不宜超过5nm,背面结界面缺陷态密度高于1×1012cm-2这个临界值时,电池性能会迅速下降,电池效率随硅片厚度增加而增加。   分别以氢氧化钠(NaOH)和四甲基氢氧化铵(TMAH)作为腐蚀剂,研究了不同的织构温度和时间的影响,NaOH溶液在T=80℃,te=80min时,得到织构效果最好的样品Rav=10.51%,τ=16.54μs。TMAH溶液在T=85℃,te=60min时,得到织构效果最好的样品Rav=9.36%,τ=18.37μs。对于NaOH织构的样品,CP处理都能使少子寿命有不同程度的增长;而对于TMAH织构的样品,CP处理都会使少子寿命有不同程度的降低。CP处理的SEM形貌图表明CP处理有使金字塔斜面变得平缓的效果。得到了优化的非晶本征缓冲层条件,NaOH和TMAH织构的样品少子寿命分别从3.161μs和3.656μs,提高到10.42μs和14.45μs。   采用PECVD技术制备P型掺杂的非晶硅薄膜材料和a-Si(p)/c-Si(n)结构的单面异质结电池,以及CP处理对电池性能的影响。通过优化沉积参数,获得了光敏性为2.09×106的优质非晶硅薄膜。通过分析电池性能结果,优化了衬底温度、掺杂比、p层厚度、沉积气压和等离子体功率密度沉积参数,获得了最高为14.01%的光电转换效率。通过CP处理对NaOH,TMAH织构样品的影响,证实了CP处理可以取出硅片内部一定深度的金属离子污染,提高传统碱性溶液织构(如NaOH,KOK)下制备的太阳电池性能。
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