非晶硅-晶體硅異質結太陽電池的界面鈍化層研究.pdf

1、非晶硅/晶體硅異質結太陽電池在能量轉換效率上具有較大的發展潛力，同時具有溫度衰減系數小和弱光響應強等優點，是未來硅片太陽電池發展的重要方向，而且已為日本松下的產業化開發所證實。但該技術迄今為止為日方嚴密封鎖，這使其研究開發成為世界其它各國光伏學術和產業技術界的一項重大挑戰，對于此類高效太陽電池在我國的產業化發展具有重大意義。非晶硅/晶體硅異質結太陽電池技術的核心關鍵之一是晶體硅襯底與非晶硅間界面的鈍化，已知的基本技術是在摻雜非晶硅薄膜和

2、晶體硅片間沉積一層高質量的本征非晶硅薄膜作為鈍化層。本文報告我們就該鈍化層開展的研究，所采用的方法基于現行主流的氫化本征非晶硅（以下簡稱非晶硅）薄膜鈍化，薄膜沉積手段為國產等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）系統。主要研究內容和結果如下：
　?。?）單晶硅金字塔絨面園化處理對氫化非晶硅薄膜鈍化效果的影響（第2章）。以 HF-HNO3混合酸拋光來實現單晶硅金字塔結構的園化，通過拋光時間控制園化程度。以表面粗糙度Rz相對下降百分數D

3、R定量表征晶體硅襯底表面金字塔絨面結構圓化程度，實驗研究了DR值對等離子體化學氣相沉積氫化本征非晶硅薄膜鈍化效果的改善作用，發現除圓化初期效果異常高以外，二者之間基本呈線性正比關系；相對改善作用隨鈍化膜變薄而顯著提高；表面光反射率則隨DR值線性增大。典型結果為：6％絨面結構圓化程度下，（裸硅）裸硅片表面光反射率絕對值提高3％，其表面7nm厚的氫化本征非晶硅薄膜可使得硅片少數載流子壽命相對未圓化絨面樣品提高260%。
　?。?）PE

4、CVD工藝對氫化非晶硅薄膜鈍化效果的影響（第3章）。發現隨沉積速率降低和襯底溫度升高，鈍化效果增強，但到一定程度后，鈍化效果則隨沉積速率進一步降低或襯底溫度進一步升高而減弱。較低的沉積速率和較高的襯底溫度使薄膜結構趨于有序致密，直至晶化。上述發現揭示短程有序、致密度較高的非晶硅結構產生較好的鈍化效果，但一旦薄膜在硅片襯底上開始產生外延，則其鈍化效果就會減弱。實驗中還發現PECVD系統微量泄漏對薄膜鈍化效果有增益，其原因可能是微量氧引起的

5、。所得最佳鈍化效果使普通商用 n型直拉單晶硅片樣品的少子壽命達到了2951微秒，相當于表面復合速率低于2.4 cm/s，表明運用國產設備能夠得到優良的鈍化效果。
　?。?）氧化非晶硅薄膜沉積工藝與鈍化效果（第4章）。在氫化非晶硅薄膜沉積氣源硅烷和氫混合氣的基礎上摻入CO2，成功制備了非晶亞氧化硅薄膜。其鈍化效果與氫化非晶硅薄膜相當，但工作氣壓工藝窗口顯著增寬。這對于非晶硅/晶體硅異質結太陽電池的產業化制造很有意義。
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