非晶硅-晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池的鈍化材料與器件結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)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(zhì)結(jié)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(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵技術(shù)因素之一。眾多研究者從器件結(jié)構(gòu)、構(gòu)成材料和制備工藝等方面對非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池進(jìn)行研究。本文重點(diǎn)研究了三部分內(nèi)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(jī)理；二是熱絲化學(xué)氣相

2、沉積法（HWCVD）沉積-SiOx:H鈍化n-Cz-Si的可行性和控制機(jī)制；三是設(shè)計(jì)和制備非晶硅/晶硅異質(zhì)結(jié)太陽電池。主要研究內(nèi)容和結(jié)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(guān)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(gè)熱過程的耦合影響，所做實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)-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(fù)合速率為2.2cm/s和3.1cm/s。
　　2、-Si:H和-SiOx:H膜中的SiHx鍵構(gòu)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(zhì)結(jié)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(fù)合速率2.6cm/s），微觀結(jié)構(gòu)常數(shù)R*為0.15,沉積速率為0.46nm/s。
　　4、在器件結(jié)構(gòu)方面，理論分析與實(shí)驗(yàn)均證實(shí)高-低摻雜雙層-Si:H膜的發(fā)射極結(jié)構(gòu)比單層-Si:H膜的發(fā)射極結(jié)構(gòu)性能更優(yōu)。采用雙層發(fā)射極結(jié)構(gòu)增加了器件的空間電荷區(qū)的內(nèi)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