非晶硅-晶體硅異質結太陽電池的鈍化材料與器件結構研究.pdf

1、非晶硅/晶體硅異質結太陽電池是晶體硅太陽電池的典型類型。非晶硅與晶體硅異質結之間插入一層本征非晶硅層可改善該類器件的性能，這是日本松下公司 HIT電池高轉換效率的關鍵技術因素之一。眾多研究者從器件結構、構成材料和制備工藝等方面對非晶硅/晶體硅異質結太陽電池進行研究。本文重點研究了三部分內容：一是熱過程對非晶硅薄膜（包括氫化非晶硅-Si:H和氫化非晶氧化硅-SiOx:H）鈍化n型直拉硅片（n-Cz-Si）的影響及作用機理；二是熱絲化學氣相

2、沉積法（HWCVD）沉積-SiOx:H鈍化n-Cz-Si的可行性和控制機制；三是設計和制備非晶硅/晶硅異質結太陽電池。主要研究內容和結果如下：
　　1、鈍化層薄膜-Si:H和-SiOx:H性能與沉積襯底溫度和后繼熱過程的溫度關系密切。室溫沉積鈍化效果不理想，隨襯底溫度升高-Si:H和-SiOx:H鈍化性能變優(yōu)，在200～220℃效果最佳；室溫沉積薄膜樣品隨不同溫度熱處理少子壽命逐漸增大，在275℃有極大值；對于襯底加熱和后繼熱處理

3、兩個熱過程的耦合影響，所做實驗范圍內-Si:H和-SiOx:H膜溫度最佳搭配分別為室溫沉積275℃熱處理和100℃沉積275℃熱處理，最低表面復合速率為2.2cm/s和3.1cm/s。
　　2、-Si:H和-SiOx:H膜中的SiHx鍵構成顯著影響薄膜鈍化性能，膜中SiH2相對含量在0.1～0.7之間效果最優(yōu)，并非SiH2含量越高或越低越好。
　　3、HWCVD法沉積SiOx:H作為非晶硅/晶體硅異質結太陽電池的鈍化層，熱絲

4、的氧化問題可通過工藝的優(yōu)化得到解決。所得最優(yōu)鈍化效果樣品的最高少子壽命為2530s（表面復合速率2.6cm/s），微觀結構常數R*為0.15,沉積速率為0.46nm/s。
　　4、在器件結構方面，理論分析與實驗均證實高-低摻雜雙層-Si:H膜的發(fā)射極結構比單層-Si:H膜的發(fā)射極結構性能更優(yōu)。采用雙層發(fā)射極結構增加了器件的空間電荷區(qū)的內建電勢，增加了短波長光生載流子的收集效率；還減少了發(fā)射極與TCO層的接觸電阻，增加隧穿電流；而對