太陽電池用晶體硅中缺陷及其與金屬雜質相互作用行為的研究.pdf

1、光伏技術是目前解決能源危機的最有效途徑之一，近年來在全球范圍內得到了蓬勃的發(fā)展，其中晶體硅太陽電池占據了光伏市場80％以上的份額。低成本和高效率是晶體硅太陽電池的發(fā)展趨勢，而晶體硅中的金屬雜質和缺陷會嚴重影響硅片的質量和太陽電池的性能，一直是行業(yè)領域關注的焦點。因此，研究晶體硅中的缺陷及其與金屬雜質相互作用的行為對光伏產業(yè)的發(fā)展具有十分重要的理論意義和實用價值。
　　晶體硅中主要的缺陷有位錯、晶界、原生氧沉淀等，而鐵和鎳是晶體硅中

2、最為常見的兩種過渡族金屬，它們對太陽電池效率的影響都很大。本文在前人研究的基礎上，利用少子壽命測試儀、掃描紅外顯微鏡、深能級瞬態(tài)譜等測試技術，研究了晶體硅中的缺陷及其與鐵和鎳的相互作用行為，得到了如下的創(chuàng)新成果:
　　(1)研究了原生直拉單晶硅中低溫下鐵雜質沉淀的動力學行為，發(fā)現在220-500℃熱處理的過程中間隙鐵濃度呈雙指數的規(guī)律衰減，說明有兩種間隙鐵的吸雜中心存在。掃描紅外對體內微缺陷的表征結果顯示鐵沾污硅片和原生硅片中的缺

3、陷尺寸和密度均無差異，這說明這兩種吸雜中心是直拉硅晶體生長過程中形成的原生缺陷。
　　(2)研究了太陽電池黑心片的電學性能和內部缺陷的關系，進而分析其成因。實驗發(fā)現，黑心電池片在EL和LBIC的圖像中都呈現中心區(qū)域嚴重復合的現象，與之對應的是電池片體材料中的缺陷密度中心區(qū)域明顯高于邊緣區(qū)域，由SEM和TEM觀察可知位錯是其中具有代表性的缺陷，有著與總缺陷密度相同的分布。原生黑心片的少子壽命分布也顯示中心低邊緣高的現象，體內缺陷分布

4、與電池片體材料類似，經過特定條件熱處理后原有缺陷會部分轉化為層錯，而原片中鐵雜質含量由邊緣向中心不斷減少?；谝陨辖Y果，太陽電池黑心區(qū)域少子壽命的降低主要是由晶體生長時在中心區(qū)域引入的位錯等高密度缺陷被鐵等金屬雜質綴飾所引起的。
　　(3)研究了鎳沾污及后續(xù)熱處理對(110)/(100)大角度晶界電學性能的影響。用瞬態(tài)電容法測試分析得到鎳沾污后晶界的態(tài)密度升高，并且能級位置更深，而經過合適的低溫熱處理之后，晶界的態(tài)密度有所下降，分