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《江南大学》 2009年
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HIT电池表面钝化技术及ZnO透明导电膜的研究

陈肖静  
【摘要】: 随着光伏产业的发展,硅材料的短缺问题凸显,开发低成本、高效率、高稳定性太阳电池成为主要的研究方向。非晶硅/单晶硅异质结电池由于具有工艺温度低、转换效率高和温度系数低等优点而备受关注。本文开展了HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin Layer)电池的相关研究,着重研究电池表面钝化技术及ZnO透明导电膜。本论文的研究结果对提高非晶硅/单晶硅异质结电池性能具有一定的参考意义。 在HIT电池的制备过程中,a-Si:H薄膜的沉积是工艺技术的核心。本文研究了影响非晶硅薄膜沉积速率的因素,如沉积气压、射频功率、氢稀释度以及电极进气方式等。结果表明:随着沉积气压的升高,薄膜沉积速率加快,但当气压升高到一定程度以后,薄膜的生长速率反而降低;沉积速率随功率增加而增加,当功率进一步增加,沉积速率向相反方向变化;氢稀释度越高,薄膜的沉积速率越低;showerhead电极的薄膜沉积速率及硅烷的利用率均比单侧进气电极的大。 以a-Si:H薄膜的沉积速率研究为基础,开展了对非晶硅钝化后硅片少子寿命的研究。研究结果表明:本征层厚度需适中;本征层少子寿命随沉积气压的增加呈现先增大后减小的趋势;少子寿命随射频功率的增大先增大后减小;氢稀释能有效提高少子寿命,但氢稀释度过高反而使少子寿命下降;随着氢气处理时间的增加,少子寿命变化很大,氢气的最佳处理时间为2分钟左右;采用HF/臭氧清洗方法可以使少子寿命得到很大改善;抛光片钝化后少子寿命大于制绒片钝化后的结果 作为HIT电池窗口层的透明导电膜—ZnO,其质量将直接影响电池性能。本文采用磁控溅射技术,在不同的氩气压强和溅射功率下制备ZnO薄膜,分析了薄膜的沉积速率和光电特性,结果表明:在沉积气压为4 mTorr、溅射功率为200W的条件下制备的薄膜具有很好的导电性和光透过性。将其应用到HIT电池中,得到的开路电压最高。 对于HIT电池的整体研究,主要在结构为ZnO/a-Si:H(p)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/ a-Si:H(i)/a-Si:H(n)/ZnO/Al的电池上进行。通过对电池QE及SunsV_(oc)的测试,来重点研究本征层、发射层及背面ZnO对电池性能的影响。在125抛光片上,利用优化后的沉积参数制备HIT电池,所得电池的开路电压平均在700mV以上。在对125制绒硅片的QE和SunsV_(oc)测量结果的研究分析中发现:非晶硅对短波光较强的吸收作用令电池的量子效率对本征层或发射层的厚度都非常敏感,因此非晶硅层不宜太厚;背面ZnO对电池的陷光有积极作用,它的引入会使电池整体性能得到提升。 最后,通过优化沉积参数,在125制绒硅片上得到最佳HIT电池的理想转换效率为12.79%。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O484.4

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