多晶硅的反应离子刻蚀(R IE)制绒绒面研究

实验基于反应离子刻蚀(Reaction Ion Eatching RIE)技术进行的多晶硅片纳米绒面制备,这种结构的绒面可明显降低晶体硅电池反射率,提高电池短路电流.实验具体指将多晶硅片在同一条件混酸溶液中腐蚀去除表面损伤,然后利用RIE制绒技术进行不同尺寸纳米绒面制备,根据绒面变化分别调整工艺进行清洗及电池制备,发现绒面小到一定程度时RIE制绒过程造成的损伤不易清洗去除且抗反射SiNx膜沉积困难.所以多晶硅片RIE制绒不可单纯的追求小绒面和低反射率,实验证明纳米绒面凹坑尺寸最小应控制在240~360 nm才能更稳定地匹配清洗、沉积抗反射膜等工艺从而制备出高光电转换效率的多晶硅电池.     

全TOPCon电池正面多晶硅层硼掺杂工艺

为提升隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池光电转换效率,本文通过高温扩散在n型TOPCon电池正面制作p型隧穿氧化层钝化接触结构,提升发射极钝化性能,减少正面金属复合。本文研究了不同沉积时间、推进温度、推进时间等工艺参数对实验样品钝化性能及掺杂曲线的影响。实验结果表明,当沉积时间为1 500 s,推进温度为920℃,推进时间为20 min时,掺硼多晶硅层可获得较优的钝化性能及掺杂浓度,其中样品多晶硅层硼掺杂浓度达到1.40×10²⁰ cm^-3,隐开路电压(iV_oc)大于720.0 mV。依据该参数制备的TOPCon电池光电转换效率可达23.89%,对应的短路电流密度为39.36 mA/cm²,开路电压(V_oc)达到726.4 mV,填充因子(FF)为83.54%。     

Direct-PECVD a-SiOx:H/a-SiNx:H 叠层系统对多晶硅电池的钝化研究

本文中应用全部PECVD工艺沉积a-SiOx:H、a-SiNx:H,和a-SiOx:H/a-SiNx:H叠层系统,比较了不同钝化膜对多晶硅太阳能电池发射极和背面钝化效果,应用FGA、RTP等热处理方法对钝化膜进行处理,重点讨论了FGA(Forming gas annealing)温度和时间的长短对钝化的影响.结果表明:低温FGA对只有单面钝化膜的硅片钝化效果不明显,而在800 ℃下FGA有明显作用,而且钝化效果随着时间的增加呈现出先增大后减小然后再增大的现象;退火后降温环境中是否有H和降温时间对钝化效果有很大的影响,但是对于双面膜无论FGA温度高低对钝化都有帮助,文中对上述现象做了合理的解释.最后利用双面叠层钝化膜经过FGA处理后得到的多晶硅片的少子寿命达到14.2 μs,比镀膜之前的3.0 μs提高了11.2 μs,使多晶硅太阳能电池暗电压 Voc达到630 mV.     

HIT太阳电池衬底形貌修饰及其应用研究

在HIT太阳电池非晶硅沉积过程中,单晶硅衬底的绒面金字塔沟壑处易发生外延生长,影响电池输出性能.采用碱性体系(NaClO溶液)对硅片进行绒面形貌修饰,在NaOH的各向异性刻蚀和NaClO的氧化作用下,金字塔结构由尖锐的四面体向较圆滑的“锥形”转变,尤其金字塔底部变得平滑.随着形貌修饰时间的增加,样品表面平均反射率呈线性增大,从未修饰样品的12.48;升高至13.79;,钝化后硅片少子寿命显著提升,绒面形貌修饰有效改善了界面钝化质量,中长波外量子效率提升,从而实现电池电性能的提升.样品绒面形貌修饰45 min后,开路电压从656.3 mV升高至699.8 mV,转换效率提高1.8;.此外,研究了反应温度对表面形貌修饰及HIT太阳电池性能的影响,基于70℃、10; NaClO溶液、45 min的绒面修饰条件下制备的HIT太阳电池转换效率达到最高,为12.02;.     

基于负性光刻胶掩膜的湿法多晶硅制绒

提出了一种用于大规模多晶硅太阳能电池生产的制绒工艺,采用负性光刻胶作为湿法刻蚀的掩膜,制备蜂巢状低反射率绒面.通过研究氢氟酸/硝酸溶液中各向同性刻蚀时腐蚀坑的形成过程,发现随着刻蚀时间的增加,在掩膜图形的开孔下逐渐形成六方分布的球面形状的腐蚀坑,腐蚀坑的深径比(深度/开孔直径)出现先上升然后下降的趋势.同理论计算值对比发现,随着刻蚀时间增加,掩膜和硅片的附着紧密性及掩膜的阻挡效应降低,酸液可能渗入了掩膜和硅片的界面,横向刻蚀速度快速上升,降低了深径比,导致实际的反射率高于理论计算值.尽管如此,本文还是成功制备了孔径15微米的蜂巢状绒面,反射率达到了22.9;.     

基于POLO钝化接触结构的晶硅电池技术及其研究进展

多晶硅氧化物(POLO)结构是在晶硅表面依次生长一层极薄的界面氧化层与多晶硅层所形成的钝化接触结构。基于POLO结构的钝化接触技术不仅能够获得优异的表面钝化特性,而且避免了金属与晶硅表面的直接接触,极大地降低了金属与晶硅表面的接触复合。目前应用POLO钝化接触结构制作的小面积晶硅太阳能电池转换效率高达26.1%,制作的大面积晶硅太阳能电池产业化效率已经超过24.5%。同时POLO钝化接触技术应用于晶硅电池的制作可以承受高温工艺,兼容现有的晶硅电池产业化设备,是未来极具产业化潜力的钝化接触技术方案。本文主要综述了POLO钝化接触结构中载流子的传输机理及相应的量化参数表征方法;对比了POLO结构制备中界面氧化层生长、多晶硅层的沉积、掺杂及氢化处理的方法;总结了多晶硅层的寄生吸收效应、晶硅表面形貌结构、掺杂浓度分布对POLO结构钝化接触特性的影响;简述了POLO钝化接触技术的研究进展及当前POLO电池制作面临的技术难点。     

表面处理对CdZnTe晶片漏电流的影响

采用EDS、XPS、I-V等方法研究了Cd1-xZnxTe(CZT)表面处理工艺与晶片漏电流之间的相互关系。结果表明,机械抛光后的CZT晶片存在损伤层,采用5%BM溶液腐蚀可有效去除损伤层,得到光滑无划痕的表面,但腐蚀后晶片表面组成偏离化学计量配比,随腐蚀时间的延长表面呈现富Te现象,晶体表面漏电流随之增大1～2个数量级;采用KOH溶液对BM抛光后的晶片进一步腐蚀10min,可消除多余的Te得到接近于化学计量比的表面;采用NH4F/H2O2溶液对晶片表面进行钝化,XPS分析表明样品表面的Te0或Te2-被氧化成Te4+,形成高阻氧化层。I-V测试结果表明晶片经KOH+NH4F/H2O2溶液两步钝化后,表面漏电流相对于BM抛光后降低2～3个数量级,具有较好的钝化效果。     

LPCVD法制备TOPCon太阳能电池工艺研究

本文主要对低压化学气相沉积(LPCVD)法制备N型高效晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池工艺进行研究。分析LPCVD法制备隧穿氧化层及多晶硅层的影响因素，研究了不同氧化层厚度、多晶硅厚度及多晶硅层中P掺杂量对太阳能电池转换效率的影响。结果表明：当隧穿氧化层厚度在1.55 nm时，钝化效果最佳；多晶硅层厚度120 nm时V_oc达到最高值；多晶硅层厚度在90 nm时E_ff最高。当P掺杂量为3.0×10¹⁵ cm^-2时可获得较高的V_oc,原因是随着P掺杂量的增加，多晶硅层场钝化效果提高。     

n型IBC太阳电池选择性发射极工艺研究

为提升n型叉指背接触(IBC)太阳电池的光电转换效率,采用丝网印刷硼浆和高温扩散的方式形成选择性发射极结构,研究了硼扩散和硼浆印刷工艺对电池发射极钝化性能和接触性能的影响。实验结果表明,在硼扩散沉积时间和退火时间一定的条件下,硼扩散通源(BBr₃)流量为100 mL/min,沉积温度为830 ℃,退火温度为920 ℃时,发射极轻掺杂(p⁺)区域的隐开路电压达到710 mV,暗饱和电流密度为12.2 fA/cm²。发射极局部印刷硼浆湿重为220 mg时,经过高温硼扩散退火,重掺杂(p⁺⁺)区域的隐开路电压保持在683 mV左右,该区域方块电阻仅46 Ω/□,金属接触电阻为2.3 mΩ·cm². 采用该工艺方案制备的IBC电池最高光电转换效率达到24.40%,平均光电转换效率达到24.32%,相比现有IBC电池转换效率提升了0.28个百分点。     

多孔硅在太阳能电池应用中的相关研究

本文用化学腐蚀法在多晶硅基片上制作多孔硅,通过SEM、XPS对多孔硅的表面微结构及其组成进行了研究,定性地分析了氧在多孔硅层中的作用及主要热行为.分析了多孔硅用于太阳能电池时应注意的问题:多孔层微孔尺寸、太阳电池工艺中各热处理过程的温度和时间、多孔层与电极材料是否形成欧姆接触及快速热氧化(RTO)的钝化效果.