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晶体硅太阳电池表面钝化研究

章曙东  
【摘要】: 利用光伏电池发电是解决能源问题和环境问题的重要途径之一。目前,80%以上的太阳电池是由晶体硅材料制备而成的,制备高效率低成本的晶体硅太阳能电池对于大规模利用光伏发电有着十分重要的意义。其中前表面钝化及背表面钝化是制备高效晶体硅太阳电池非常重要的工序,表面钝化的好坏直接决定太阳电池少数载流子寿命的高低,通过对少数载流子寿命的检测分析,我们对晶体硅太阳电池表面钝化技术进行了系统的实验研究。 本文在综述当前实验室高效太阳电池钝化技术的基础上,在第三章中针对重掺杂表面钝化,研究了热氧化钝化的各种条件(包括氧化温度、氧化时间)对太阳电池前表面钝化效果的影响。通过检测少数载流子寿命以及对电性能参数中开路电压的分析,在筛选了众多实验结果后,发现在840℃左右的氧化温度以及10分钟左右的氧化时间下便可保证较好的表面钝化效果。在这种条件下进行工艺生产,既可使硅片在氧化过程中受高温影响降到较低的程度,也可保证较好的减反射效果及钝化效果。 在第四章中,本文针对太阳电池背面氮化硅膜钝化,同样通过检测少数载流子寿命,研究了氮化硅膜的普通热退火特性及快速热退火特性,并且对背面氮化硅膜钝化电池进行了实验研究。通过普通热退火特性实验研究,发现氮化硅膜比较适合于在500℃以内的温度下进行退火,而SiN/ SiO2双层膜由于稳定性优于SiN膜,所以比较适合于在600℃-700℃之间的温度下进行退火。在经过800℃以上高温退火后,发现SiN膜及SiN/ SiO2双层膜都基本失去了表面钝化效果。通过快速热退火特性实验研究,发现SiN膜在700℃-850℃之间快速退火时能得到较好的表面钝化效果,而在高温(900℃及以上温度)退火时最好选择高带速。通过对背面氮化硅膜钝化电池进行实验,采用丝网印刷技术形成300um孔径、间距2mm的点接触电极,开路电压能达到628mv,为进一步实现背面钝化提供了必要的基础。


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