太阳能电池用“ 掺镓”硅单晶的研发

: 目前业内普遍采用掺硼硅单晶制作太阳能电池片, 存在光致衰减现象, 难以克服. 本文介绍了作者及所 在单位采用新工艺拉制掺镓硅单晶应用于太阳能电池片的有关技术, 此创新有效解决了光致衰减这一难题, 是太阳 能电池行业今后的一个重要发展方向.     

多晶硅太阳电池激光掺杂选择性发射极

研究了多晶硅片扩散工艺与激光掺杂工艺的匹配性.采用波长532nm的纳秒脉冲激光器对扩散后未去磷硅玻璃的多晶硅片表面进行激光扫描掺杂,激光扫描掺杂后硅片方块电阻降低为扩散后硅片方阻的50%左右,而且随着激光功率的增加,扩散到硅片表面的磷原子浓度增大,硅片方阻下降更明显.测试了激光掺杂后多晶硅太阳能电池的外量子效率,其外量子效率在340~480nm波段范围与常规多晶硅太阳能电池相比提高18%~5%.研究了激光掺杂后多晶硅电池的光电转换特性,分析了较高激光功率掺杂时多晶硅电池的失效特性,结果表明:优化工艺后多晶硅太阳电池平均光电转换效率达到17.11%,比普通工艺多晶硅太阳电池提高0.34%,最高转换效率达到17.47%.激光掺杂选择性发射极工艺流程简单,电池效率提升明显,易于实现产业化.     

多孔硅量子点中的电子局域态

经过激光辐照和高温退火加工能够生成多孔硅样品,在650—780 nm处检测到很强的光致荧光（PL）峰,并且有明显的钉扎和增强效应.实验表明,这种PL发光的强度与样品受辐照和退火的时间短密切相关.通过第一性原理模拟计算发现,样品表面用SiO 双键和Si—O—Si桥键钝化,能隙中会出现电子局域态.激光辐照和高温退火的时间长短决定了样品表面SiO双键和Si—O—Si桥键的密度,而该密度正是影响多孔硅量子点中电子局域态生成的关键. 关键词： 多孔硅量子点 硅氧钝化键 电子局域态     

A12o3钝化及其在晶硅太阳电池中的应用

介绍了A1203的材料性质及其原子层沉积制备方法,详细阐述了该材料的钝化机制（化学钝化和场效应钝化）,并从薄膜厚度、热稳定性及叠层钝化等角度阐释其优化方案．概述了Al203钝化在晶体硅太阳电池中的应用,主要包括钝化发射极及背面局部扩散电池和钝化发射极及背表面电池．最后,对A1203钝化工艺的未来研究方向和大规模的工业应用进行了展望．     

激光在PERC晶硅电池中背面点接触电极制备中的应用

在经过Al2O3全钝化发射极钝化局部背接触(PERC)结构电池的背面实现良好的接触电极一直是制约着PERC高效电池向产业化推广的重要因素之一。本文采用532 nm激光烧蚀背面钝化介质层方法和传统的光刻工艺来实现背面电极的局部接触,并对两种方法进行详细的比较与分析。对激光烧蚀和激光烧结两种不同的局部接触电极制备方式进行了对比,发现激光烧蚀是更为适宜的工艺方式。相较于激光烧结,以激光烧蚀方式制备的电池的串联面接触电阻从10.7Ω.cm2降到1.24Ω.cm2,效率从4.2%提高到10.7%。     

基于隧穿氧化物钝化接触的高效晶体硅太阳电池的研究现状与展望

在当今的光伏市场,晶体硅电池占据超过九成的份额,并且被认为在未来将依旧占据主导地位.在高效晶硅电池中,隧穿氧化物钝化接触太阳电池(tunnel oxide passivated contact solar cell, TOPCon)因其优异的表面钝化效果以及与传统产线兼容性好的优势而受到持续关注.该电池最显著的特征是其高质量的超薄氧化硅和重掺杂多晶硅的叠层结构,对全背表面实现了高效钝化,同时载流子选择性地被收集,具有制备工艺简单、使用N型硅片无光致衰减问题和与传统高温烧结技术相兼容等优点.本文首先介绍了隧穿氧化物钝化接触太阳电池的基本结构和基本原理,然后对现有超薄氧化硅层和重掺杂多晶硅层的制备方式进行了对比,最后在分析研究现状基础上指出了该电池未来的研究方向.     

热原子层沉积氧化铝对硅的钝化性能及热稳定性

原子层沉积氧化铝已经成为应用于钝化发射极和背面点接触（PERC）型晶硅太阳能电池优异的钝化材料．对于基于丝网印刷技术的太阳能电池,钝化材料的钝化效果及其热稳定性是非常重要的．本文在太阳能级硅片上用热原子层沉积设备制备了20nm和30nm的氧化铝,少子寿命测试结果显示初始沉积的氧化铝薄膜具有一定的钝化效果,在退火后可达到100μs以上,相当于硅表面复合速度小于100cm／s．经过制备传统晶硅太阳能电池的烧结炉后,少子寿命能够保持在烧结前的一半以上,可应用于工业PERC型电池的制备．通过电子显微镜观察到了较厚的氧化铝薄膜有气泡,解释了30nm氧化铝比20nm氧化铝钝化性能和稳定性更差的异常表现．     

Al2O3钝化及其在晶硅太阳电池中的应用

介绍了Al₂O₃的材料性质及其原子层沉积制备方法, 详细阐述了该材料的钝化机制(化学钝化和场效应钝化), 并从薄膜厚度、热稳定性及叠层钝化等角度阐释其优化方案. 概述了Al₂O₃钝化在晶体硅太阳电池中的应用, 主要包括钝化发射极及背面局部扩散电池和钝化发射极及背表面电池. 最后, 对Al₂O₃钝化工艺的未来研究方向和大规模的工业应用进行了展望.     

反射式负电子亲和势GaN光电阴极的光电发射及稳定性研究

利用在线多信息紫外光电阴极激活评估系统,测试了真空室内两个GaN 光电阴极Cs,O激活后及衰减6 h和18 h后补Cs的光谱响应特性曲线和量子效率曲线;并绘制了光纤光源波长为300 nm的光电阴极响应电流衰减变化曲线.实验结果证明,GaN 光电阴极较GaAs阴极具有更好的稳定性,量子效率可保持相对稳定达10 h,然后缓慢衰减,衰减速率较窄禁带半导体材料低得多.补Cs后光电流最大值较刚激活完有16.8%的增长,这充分证明阴极表面量子效率衰减的原因是Cs的脱附,而不是O的吸附.这些现象可由双偶极层模型来解释, 关键词： 光学 光电阴极 量子效率 稳定性     

退火温度对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和p型导电性能的影响

采用热丝化学气相沉积法制备硼掺杂纳米金刚石 (BDND) 薄膜, 并对薄膜进行真空退火处理, 系统研究退火温度对BDND薄膜微结构和电学性能的影响. Hall效应测试结果表明掺B浓度为5000 ppm (NHB) 的样品的电阻率较掺B浓度为500 ppm (NLB) 的样品的低, 载流子浓度高, Hall迁移率下降. 1000 ℃退火后, NLB和NHB 样品的迁移率分别为53.3和39.3 cm²·V^-1·s^-1, 薄膜的迁移率较未退火样品提高, 电阻率降低. 高分辨透射电镜、紫外和可见光拉曼光谱测试结果表明, NLB样品的金刚石相含量较NHB样品高, 高的硼掺杂浓度使薄膜中的金刚石晶粒产生较大的晶格畸变. 经1000 ℃退火后, NLB和NHB薄膜中纳米金刚石相含量较未退火时增大, 说明薄膜中部分非晶碳转变为金刚石相, 为晶界上B扩散到纳米金刚石晶粒中提供了机会, 使得纳米金刚石晶粒中B浓度提高, 增强纳米金刚石晶粒的导电能力, 提高薄膜电学性能. 1000 ℃退火能够恢复纳米金刚石晶粒的晶格完整性, 减小由掺杂引起的内应力, 从而提高薄膜的电学性能. 可见光Raman光谱测试结果表明, 1000℃退火后, Raman谱图中反式聚乙炔 (TPA) 的1140 cm^-1峰消失, 此时薄膜电学性能较好, 说明TPA减少有利于提高薄膜的电学性能. 退火后金刚石相含量的增大、金刚石晶粒的完整性提高及TPA含量的大量减少有利于提高薄膜的电学性能. 关键词： 硼掺杂纳米金刚石薄膜 退火 微结构 电学性能     

利用乳糖酸的钝化效应提升K_(2)SiF_(6)∶Mn^(4+)的耐湿性EI北大核心CSCD

耐湿性差是掺Mn^(4+)氟化物红色荧光粉在高稳定性器件应用中面临的一个瓶颈问题。本工作提出利用乳糖酸的钝化效应清除K_(2)Si F_(6)∶Mn^(4+)表面的Mn^(4+),重构无Mn^(4+)的氟化物惰性壳层,以提升其耐湿性。结果表明,经乳糖酸钝化后的氟化物的晶相、形貌及发光强度几乎不变。水浸360 h后,钝化的氟化物的内量子效率为96.9%,远高于未处理的氟化物的59.8%。经乳糖酸处理,水解后的氟化物的内量子产率可以恢复到98.8%。在60 m A驱动电流下,将钝化后的氟化物作为红光成分,封装了相关色温为3518 K、显色指数为88.5、发光效率为130.61 lm·W^(-1)的暖白光LED。在高温(85℃)高湿(85%)环境中老化500 h后,该LED器件具有较高稳定性,光效可维持为初始值的90.5%,高于未经处理的氟化物所封装的白光器件(82.3%)。因此,简单的乳糖酸处理可以有效提升掺Mn^(4+)氟化物的耐湿性。本工作可为高稳定性氟化物红色荧光粉的工业化生产提供借鉴。     

Mn离子注入InAs/GaAs量子点结构材料的光电性质研究

用高能离子注入(160keV)的方法对InAs/GaAs量子点结构进行掺杂，研究了不同退火工艺处理后量子点的光致发光和电学性能.相对于长时间退火，快速退火处理后的量子点发光通常较强.在相同的退火条件下，量子点发光峰位随着Mn注入剂量的增加，先是往高能量端快速移动，而后发光峰又往低能方向移动.后者可能是由于Mn原子进入InAs量子点，释放了InAs量子点中的应变所致.对于高注入剂量样品和长时间退火样品，变温电阻曲线在40 K附近会出现反常行为. 关键词： 离子注入 InAs/GaAs量子点 光致发光 团簇     

Si衬底GaN基蓝光LED老化性能

报道了芯片尺寸为500μm×500μm硅衬底GaN基蓝光LED在常温下经1000h加速老化后的电学和发光性能,其光功率随老化时间的变化分先升后降两个阶段;老化后的反向漏电流和正向小电压下的电流均有明显的增加;老化后器件的外量子效率(EQE)比老化前低;老化前后EQE衰减幅度在不同的注入电流下存在明显差异,衰减幅度最小处出现在发光效率最高时对应的电流密度区间。     

Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂镓硼锗硅酸盐玻璃发光性能

采用高温熔融法分别制备了高含量Tb~(3+)单掺和Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺的镓硼锗硅酸盐(GBSG)发光玻璃,并分析了其光谱性能。根据Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂的镓硼锗硅酸盐(GBSG)玻璃的激发和发射光谱、荧光寿命衰减曲线等特性,探讨了Dy~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递关系。结果表明:玻璃的发光强度和荧光寿命随着Tb~(3+)、Dy~(3+)含量的增加而减少。与相同摩尔浓度的单掺玻璃相比,共掺玻璃发光强度的衰减速率先减慢而后加快。Tb~(3+)、Dy~(3+)离子之间的能量传递方式为无辐射共振能量传递和~4F_(9/2)+~7F_6→~6H_(15/2)+~5D_4交叉弛豫效应。     

掺钛化学腐蚀法制备发光稳定的多孔硅

本文采用掺钛化学腐蚀法制备出了发光稳定性和均匀性都较好的多孔硅 (PS)。存放和退火试验表明 ,光致发光 (PL)谱峰位不蓝移 ,强度不衰减。多孔硅发光稳定性的提高归因于制备过程中样品表面原位氧和钛的钝化。钛的浓度和腐蚀时间对PL强度有明显影响 ,最佳钛浓度约为 0 0 8mol·L- 1 ,最佳腐蚀时间约为 2 0min。掺钛化学腐蚀法制备的PS的光激发过程符合量子限域机制 ,而其PL过程却与量子限域模型不符 ,这表明其光发射过程不是带 带直接跃迁产生的 ,即存在一个表面态     

氧化锌掺铝绒面薄膜在有机光伏电池中的应用

目前有机光伏电池的吸光活性层电学传输特性和光学吸收特性的不匹配是制约其能量转换效率提升的主要原因之一. 通过陷光结构对入射光进行调控, 提高电池对光的约束和俘获能力从而达到“电学薄”和“光学厚”的等效作用, 是解 决有机光伏电池电学和光学不匹配的有效手段. 本文采用湿法刻蚀技术获得了系列时间梯度的绒面氧化锌掺铝薄膜, 并将其作为有机光伏电池的入射陷光电极, 显著增强了电池的光学吸收. 研究发现, 当使用浓度0.5%的稀HCL腐蚀30 s后的氧化锌掺铝薄膜作为入射电极后, 电池的光电性能和效率显著增强. 基于此绒面电极电池的电流密度比平面结构的电池提高了8.17%, 效率改善了11.29%. 通过对绒面电极表面的修饰处理, 实现了电极与光活性层之间良好的界面接触, 从而减小了对电池的开路电压和填充因子的影响.     

GaN基功率LED电应力老化早期的退化特性

对InGaN/GaN多量子阱蓝光和绿光LED进行了室温900 mA电流下的电应力老化,发现蓝光LED老化到24h隧穿电流最小,绿光LED到6h隧穿电流最小;同时,两种LED的反向漏电也最小、光通量最大,随后绿光LED的反向漏电增加较快且光通量衰减较快.把热退火效应和电应力下缺陷的产生分别看成正负加速因子,绿光LED的负...     

GaN基蓝绿光LED电应力老化分析

对InGaN/GaN多量子阱蓝光和绿光LED进行了室温20,40,60 mA加速电流下的电应力老化研究,发现蓝光与绿光样品经过60 mA电流老化424 h后,其电学性能表现出一定的共性与差异性:在小测量电流下,绿光样品的光衰减幅度较蓝光样品大~9%;而在较大测量电流 (20 mA)下,两者的光衰减幅度基本相同 (18%)。同时,蓝绿光样品的正向电学性能随老化时间的变化幅度基本一致,反映出它们具有相似的退化机制,绿光样品老化后增多的缺陷大部分体现为简单的漏电行为,而并非贡献于非辐射复合中心。在此基础上对GaN基外延结构进行了优化,优化后的LED长期老化的光衰减幅度较参考样品降低了3%。     

多晶硅片反应离子刻蚀制绒后扩散工艺的匹配性

研究了多晶硅片在反应离子刻蚀制绒后与扩散工艺的匹配性.在相同的扩散工艺下,反应离子刻蚀制绒后硅片的方块电阻值比酸制绒工艺硅片的方块电阻值高3～11 Ω/□,而且其方块电阻不均匀度值约为普通酸制绒工艺硅片的方块电阻不均匀度值的80％.测试了反应离子刻蚀制绒后多晶硅太阳能电池的外量子效率,其外量子效率在340～1 000 nm波段范围与酸制绒多晶硅太阳能电池相比提高了约10％.对反应离子刻蚀制绒电池的电性能进行了分析,提出了与反应离子刻蚀制绒工艺匹配的高方阻扩散工艺.通过优化调整扩散工艺气体中的小氮和干氧流量,获得了在80 Ω/口方块电阻下,反应离子刻蚀制绒多晶硅电池的光电转换效率提升至17.51％,相对于酸制绒多晶硅电池的光电转换效率提高了0.5％.     

表面态调控对GaN荧光光谱的影响

采用高阻本征GaN薄膜,通过H3PO4刻蚀和SiOxNy薄膜钝化方法对GaN薄膜进行表面态调控,研究了表面态调控对GaN薄膜光致荧光光谱的影响.研究发现,H3PO4刻蚀对改善GaN薄膜的紫外荧光发射作用不大,但显著增加可见荧光的强度;经SiOxNy薄膜表面钝化的GaN紫外荧光量子效率增加12—13倍,同时对可见荧光有明显增加.通过比较H3PO4刻蚀和SiOxNy薄膜钝化的室温和低温荧光光谱,探讨了表面态调控对GaN紫外荧光、蓝带荧光和黄带荧光的影响及相关物理机理.