太陽電池用玻璃襯底上多晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)及電學(xué)特性研究【文獻(xiàn)綜述】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述電子信息科學(xué)與技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)太陽電池用玻璃襯底上多晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)及電學(xué)特性研究太陽電池用玻璃襯底上多晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)及電學(xué)特性研究摘要摘要：近年來太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是依舊處于發(fā)展的初期；如今研發(fā)和生產(chǎn)硅基薄膜太陽電池是光伏產(chǎn)業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)。考慮到成本等原因多晶硅薄膜太陽電池成為我們研究的方向，研究的重點(diǎn)是優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)和制備高質(zhì)量的多晶硅薄膜的工藝。文中簡(jiǎn)單的介紹了目前人類生產(chǎn)的幾種不同種類的太陽能

2、電池，重點(diǎn)介紹多晶硅薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)，以及高質(zhì)量多晶硅薄膜的制備工藝及其電學(xué)性能，進(jìn)而提出自己將要重點(diǎn)研究的方向和對(duì)薄膜發(fā)展的前景展望。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：多晶硅薄膜，電池結(jié)構(gòu)，襯底，制備工藝，電學(xué)性能1.1.背景：背景：研發(fā)和生產(chǎn)硅基薄膜太陽電池是光伏產(chǎn)業(yè)的關(guān)注熱點(diǎn)。當(dāng)前商用化的非晶硅薄膜太陽電池，受光誘導(dǎo)衰減[1]及自身薄膜性能的限制，電池穩(wěn)定效率不高。而多晶硅薄膜太陽電池，兼顧晶體硅高性能及薄膜硅低成本的優(yōu)點(diǎn)，已成為硅基薄膜太陽電池發(fā)

3、展的重要方向之一。我想采用磁控濺射結(jié)合RTA晶化工藝，在玻璃襯底上制備大晶粒尺寸、低晶界及晶粒內(nèi)缺陷密度的多晶硅薄膜[2]。通過改變磁控濺射調(diào)控參數(shù)，RTA退火工藝的優(yōu)化等來制備出不同類型摻雜的多晶硅薄膜，探究有效激活載流子的技術(shù)和工藝，并解釋不同摻雜劑對(duì)多晶硅薄膜結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響規(guī)律[3]。磁控濺射是為了在低氣壓下進(jìn)行高速濺射，必須有效地提高氣體的離化率。通過在靶陰極表面引入磁場(chǎng)，利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的約束來提高等離子體密度以增加濺

4、射率的方法[4]?？焖贌嵬嘶鹗墙诎l(fā)展起來的一種固相晶化技術(shù)。2.2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)基于對(duì)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)研，以下先簡(jiǎn)要闡述了不同種類的太陽電池，然后重點(diǎn)介紹了多晶硅薄膜材料，以及多晶硅薄膜太陽電池的相關(guān)研究結(jié)果。2.12.1太陽能電池的種類太陽能電池的種類2.1.12.1.1晶體硅太陽電池晶體硅太陽電池晶體硅太陽電池是PV(Photovoltaic)市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品，優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)、工藝最成熟，電池轉(zhuǎn)換效率高，性能

5、穩(wěn)定，是過去20多年太陽電池研究、開發(fā)和生產(chǎn)主體材料.缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高.在硅電池研究中人們探索各種各樣的電池結(jié)構(gòu)和技術(shù)來改進(jìn)電池性能進(jìn)一步提高效率.如發(fā)射極鈍化、背面局部擴(kuò)散、激光刻槽埋柵和雙層減反射膜等，高效電池在這些實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的[5]。2.1.22.1.2硅基薄膜太陽電池硅基薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)相關(guān)，因此要實(shí)現(xiàn)多晶硅薄膜中摻雜原子的有效摻雜[11]，制備高質(zhì)量的多晶硅薄膜基體材料是先決條件。2.2.22.2.2高質(zhì)量多晶

6、硅薄膜的制備技術(shù)高質(zhì)量多晶硅薄膜的制備技術(shù)高質(zhì)量的多晶硅薄膜材料一般具有較大的晶粒尺寸和較低的缺陷密度。為此常采用兩步法制備，即先沉積非晶硅（aSi）薄膜，再經(jīng)后續(xù)退火晶化。aSi薄膜的沉積工藝主要包括化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積兩大類，其中物理氣相沉積法，以磁控濺射為代表，因具有沉積的大面積薄膜均勻性好，濺射工藝易調(diào)控，而且不使用有毒氣體等優(yōu)點(diǎn)[12]，已被廣泛應(yīng)用于薄膜晶體管及薄膜太陽電池中硅薄膜的制備。并且利用磁控濺射沉積硅薄膜，通

7、過合理調(diào)控濺射參數(shù)，有望得到具有較低晶化核心密度和缺陷密度的aSi薄膜。而后續(xù)晶化工藝方式一般包括固相晶化、金屬誘導(dǎo)晶化、激光晶化等。其中激光晶化由于晶化面積小而不適合大規(guī)模生產(chǎn)，因此德國CSGsolar公司和HMI研究小組采用的是鋁（Al）誘導(dǎo)或固相晶化法。Al誘導(dǎo)晶化法雖然在制備大晶粒尺寸的多晶硅薄膜上有一定優(yōu)勢(shì)，但在薄膜體內(nèi)或表面會(huì)殘留一定量的Al，從而限制電池性能的提高；固相晶化法通常采用常規(guī)爐退火(CFA)，這種方法雖可避免金

8、屬雜質(zhì)的污染，但需要幾十小時(shí)長(zhǎng)時(shí)間退火，熱成本較高[13]?？焖贌嵬嘶穑≧TA）是一種新型的退火方式，它采用鹵素鎢燈照射樣品。相比CFA，RTA即提供熱能，又有高能量的光子。研究者發(fā)現(xiàn)RTA700oC4min就能使aSi薄膜完全晶化，而且晶粒尺寸不受薄膜厚度限制；為了減少光熱退火對(duì)玻璃襯底的損傷，采用多周期循環(huán)退火，發(fā)現(xiàn)也能有效晶化aSi薄膜；進(jìn)一步，研究者采用多周期脈沖RTA退火來優(yōu)化退火工藝，從而提高薄膜性能。在我國，北京市太陽能研

9、究所、河南鄭州大學(xué)材料物理部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)aSi薄膜的RTA晶化工藝進(jìn)行了相關(guān)研究，闡明退火溫度、退火時(shí)間，升降溫速率對(duì)多晶硅薄膜質(zhì)量的影響[14]?？梢姴捎肦TA退火晶化aSi是完全可行的?；谝陨涎芯拷Y(jié)果，我們采用磁控濺射結(jié)合RTA退火工藝來制備不同摻雜的多晶硅薄膜。3總結(jié)總結(jié)：國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于多晶硅薄膜太陽能電池領(lǐng)域所做的研究已經(jīng)很多，相關(guān)的文獻(xiàn)也不少。在了解多晶硅薄膜材料及多晶硅薄膜太陽電池的相關(guān)研究和多晶硅薄膜太陽電池性能（光電轉(zhuǎn)