单晶硅太阳电池黑角问题的研究

用电致发光(EL)技术检测P型常规单晶硅太阳电池,发现角部发黑问题.研究其与电池制造工艺或单晶硅材料的相关性,测试正常和黑角电池片的电性能参数发现黑角电池光电转换效率低于19.90;.经腐蚀剥离电池分析基底单晶硅材料,发现黑角处材料的少子寿命比中心位置处低约50μs以上.用Schimmel A择优腐蚀液剥离黑角电池,在黑角位置的硅材料明显出现位错缺陷,且缺陷数量高于中心区域.经多项实验检测分析,初步得出EL测试出现黑角边问题的单晶硅电池与基底硅材料的原生缺陷有关.     

正交实验法分析单晶PERC电池背钝化最优条件

为了实现单晶背钝化PERC电池最优化背钝化效果,找出最佳工艺条件,利用正交实验方法对主要工艺参数因素进行了最优化研究.采用掺镓P型单晶硅片经过背钝化后测试膜厚、折射率以及电池片最终的转化效率等电学性能参数.通过正交实验表明,背钝化的最优化工艺条件为0.25 mbar的工艺腔压强、360℃温度设定、2.8的NH3/SiH4比率、1500 W的微波功率,在该条件下电池的平均测试效率可达22.35;,且Voc以及Isc等电学性能指标均达到较高水平.     

Ar气流量对磁控溅射制备微晶硅薄膜微观结构及光/电学性能的影响

采用射频磁控溅射法在不同Ar气流量条件下制备了多组微晶硅薄膜,研究了Ar气流量对薄膜微观结构及光/电学性能的影响.结果表明:当Ar气流量的较小时,微晶硅薄膜的沉积速率较高,薄膜的晶化率、晶粒尺寸以及粗糙度处于较好的生长态势.同时,薄膜的光学性能发生明显变化,对于长波长范围内薄膜的光学透过率随Ar气流量的增大逐渐下降.薄膜的电学性能表现为随Ar气流量的增大,少子寿命呈现出先增大后大幅降低的变化趋势.     

清洗工艺对金属辅助刻蚀制备黑硅及其光伏器件的影响

为了减少黑硅表面缺陷对黑硅太阳电池性能的影响,本文以金属纳米颗粒辅助刻蚀制备的156 mm× 156 mm多晶黑硅为研究对象,分别采用传统RCA清洗工艺中SCl清洗方法及其改进方法清洗黑硅,并通过SEM、少子寿命、IV、QE等手段表征黑硅微观结构及其光伏器件电性能.结果表明:改进清洗方法比SCI具有更好的清洗效果,能够有效去除黑硅中的金属残留,同时修正黑硅表面微结构,黑硅的少子寿命由1.98 μs提高到3.09 μs.对于156 mm× 156 mm多晶黑硅太阳电池,改进方法清洗的黑硅电池比SCl方法清洗黑硅太阳电池短路电流提升62mA,平均转化效率提升了0.16;,达18.01;.     

柔性衬底微晶硅太阳电池量子效率的研究

通过对微晶硅太阳电池量子效率的测量,结合微区拉曼光谱和电学特性测试,讨论了本征层的硅烷浓度和等离子体辉光功率对太阳电池量子效率的影响.发现本征层硅烷浓度增加时,电池的长波响应变差,材料结构由微晶相演变成非晶相;等离子体辉光功率的增加造成了电池短波响应的变化.同时发现测量微晶硅太阳电池时使用掩膜板所得短路电流密度与量子效率积分获得的短路电流密度相差不大.将优化后的沉积参数应用于不锈钢柔性衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,获得了9.28;(AM0,1353 W/m2)和11.26;(AM1.5,1000 W/m2)的光电转换效率.     

隧穿结对柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池特性的影响

采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法在不锈钢柔性衬底上制备了不同厚度的硅基p+/n+隧穿结,应用于非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分析了其对太阳电池电学和光学特性的影响.发现p+层厚度增加后,电池的开路电压提高,短路电流密度减小;随着n+层厚度的变化,电池的短路电流密度和填充因子均存在一个最佳值.将优化后的p+/n+隧穿结分别应用于不锈钢衬底和聚酰亚胺衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分别获得了9.95;(AM0,1353 W/m2)和9.87;(AM0,1353 W/m2)的光电转换效率.     

高效背结异质结太阳电池硼掺杂非晶硅发射极研究

晶硅/非晶硅异质结(HJT)太阳电池由于具有高开压、高转换效率和低温度系数等优点而备受关注，其中硼掺杂p型非晶硅(p-a-Si∶H)发射极是高转换效率电池中不可忽视的重要部分，改变其硼掺杂浓度，可以调节p-layer薄膜的电学特性，从而直接影响电池转换效率。本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备制备HJT太阳电池，通过改变B₂H₆的掺杂浓度，对电池中p-a-Si∶H层进行优化，使HJT电池获得0.75%的相对效率提升。进一步地，将发射极设置为梯度掺杂的双层结构，经过优化，少子寿命(@Δn=5×10¹⁵ cm^-3)和隐开路电压(@1-Sun)分别提升400μs和3 mV,最终具有梯度掺杂发射极的电池其平均效率相对提升2.03%,主要表现为FF和V_oc的明显增加，实现了高效HJT电池p型发射极的工艺优化。     

硼掺杂对μc-Si:H薄膜微结构和光电性能的影响

采用射频等离子增强化学气相沉积(RF-PECVD)法制备了掺硼氢化微晶硅(μc-Si:H)薄膜,研究了硼掺杂对薄膜的结晶状况、沉积速率、暗电导率和光学带隙的影响.拉曼光谱、扫描电子显微镜、分光光度计和电导率测试结果表明:当掺硼比(B2H6/SiH4)由0.1;增加到0.75;时,硅膜的晶化率逐渐降低,并由微晶向非晶过渡;沉积速率随掺硼比的增加线性增大;暗电导率先升高后下降,当掺硼比为0.5;时,暗电导率最大;光学带隙随掺硼比的增加逐渐减小.     

高压13.56MHz PECVD法沉积器件质量级本征微晶硅材料

本文国内首次报道了采用高压RF-PECVD技术沉积本征微晶硅材料的结果.实验表明,增大等离子体激发功率和减小硅烷浓度都能够使薄膜材料由非晶硅逐渐向微晶硅转变,而结构上的改变使得电学特性也随之改变.通过工艺参数的优化和纯化器的使用,有效地控制了氧的掺杂,在较高的生长速度下得到了器件质量级的本征微晶硅材料.将实验得到的微晶硅作为太阳电池光吸收层,在没有ZnO背电极和没有优化窗口层材料以及p/i界面时,电池的效率达到5.22;,这进一步表明本征微晶硅材料的良好性能.     

P型微晶硅氧薄膜光电性能研究

本工作采用甚高频等离子体化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了P型微晶硅氧窗口层薄膜,讨论了P型微晶硅氧的光电特性随硼烷掺杂率的变化.采用紫外-可见透射光谱,拉曼光谱,傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR),暗电导测量对薄膜的光电特性进行了表征.结果表明,P型微晶硅氧材料均表现为微晶态,随着硼烷掺杂率增加,晶化程度逐步降低,暗电导率快速减小,光学带隙持续降低.该结果可归因于硼烷掺杂的增加抑制晶化使得非晶成分增多,有效掺杂率降低导致薄膜电导率下降,另一方面,对硅氧物相分离的阻碍作用导致薄膜带隙下降.硼烷掺杂率为0.4;样品的电导率高达0.158 S/cm且光学带隙为2.2 eV,兼具高透射性和良好电导率,可作为高效硅基太阳电池的窗口层.     

等离子体增强CVD法沉积的微晶硅薄膜的微结构研究

本文系统研究了PECVD法沉积μc-Si薄膜中衬低温度、氢气稀释率和射频功率等参数对μc-Si薄膜结构特性的影响.表明:随着衬低温度的增加、氢气稀释率的增大、射频功率的提高,薄膜的晶化率增大.沉积薄膜的晶化率最大可达80;,表面粗糙度大约为30nm.通过对反应过程中的能量变化进行了分析,得到反应为放热反应,且非晶结构对沉积参数比较敏感.     

SiCl4浓度对微晶硅薄膜生长及光电特性的影响

研究了SiCl4浓度对等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中以SiCl4/H2为反应气体的微晶硅薄膜生长及光电特性的影响.结果表明,微晶硅薄膜的沉积速率和晶化率均随SiCl4浓度的增加而增大,而晶粒平均尺寸在SiCl4浓度小于65;时呈增大趋势,在SiCl4浓度大于65;时呈减小趋势;此外,光照实验表明制备的微晶硅薄膜具有较稳定的微观结构,具有类稳恒光电导效应,且样品的电导率依赖于SiCl4浓度的变化.此外,还讨论了Cl基基团在微晶硅薄膜生长过程中所起的作用.     

PECVD法制备不同衬底微晶硅薄膜的研究

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法分别在玻璃衬底和p型薄膜硅衬底上制备了微晶硅薄膜。使用拉曼谱仪、紫外-可见分光光度计、傅里叶红外光谱仪等对微晶硅薄膜进行检测,重点研究了硅烷浓度、衬底温度对薄膜沉积速率和晶化率的影响。实验结果表明:两种衬底上薄膜的沉积速率均随硅烷浓度的增大、衬底温度的升高而变大。硅烷浓度对两种衬底的薄膜晶化率影响规律相同,即均随其升高而降低;但两种衬底的衬底温度影响规律存在差别:对玻璃衬底而言,温度升高,样品晶化率减小;而p型薄膜硅衬底则在温度升高时,样品晶化率先增大后减小。此外还发现,晶化率与薄膜光学性能及含氧量存在较密切关联。     

陶瓷衬底上多晶硅薄膜太阳电池研究进展

多晶硅薄膜太阳电池在提高电池效率和大幅度降低成本等方面具有极大潜力.陶瓷材料是高温路线制备多晶硅薄膜电池最常用的衬底材料之一.本文介绍了陶瓷衬底上多晶硅薄膜的制备方法及其电池结构和相关工艺,最后综述了当前该领域的最新研究进展.     

PECVD低温制备微晶硅薄膜的研究

实验采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法在玻璃衬底上制备了微晶硅薄膜.研究了氢稀释比、衬底温度、射频功率等因素对薄膜晶化的影响,得出在一定范围内随着衬底温度的升高、射频功率和氢稀释比的增大,薄膜的晶化率得到提高;但进一步提高沉积温度、射频功率反而会使薄膜晶化效果变差,并对晶化硅薄膜低温生长的机理进行了初步的探讨.     

采用两步压强法制备优质微晶硅薄膜

针对氢化微晶硅薄膜吸收系数较低、制备需要较高厚度,从而需要较高沉积速度的问题,考虑到压强对沉积速度及晶化比的重要影响,在分析了单一压强法制备薄膜优缺点的基础上,提出了采用两步法来制备高质量微晶硅薄膜的方法.即先采用高压制备薄膜2min,减小非晶转微晶的孵化层厚度,然后再采用低压制备薄膜18min,提高薄膜的致密度及减小氧含量,最后制备出了光敏性较高,晶化比较大并且光照稳定性也较好的优质氢化微晶硅薄膜.     

基于暗I-V特性曲线对晶硅电池杂质和缺陷性质研究

暗I-V特性曲线是一种有效监测晶硅电池内部杂质和缺陷性质的表征手段.本文利用有限差分法较系统地研究了杂质和缺陷性质对暗I-V特性曲线的影响,并给出了利用暗I-V特性曲线判断晶硅电池内部杂质和缺陷类型和分布的基本准则,结果表明:在大于0.75 V的正向偏压区域,暗I-V特性曲线的明显变化可作为判断为由晶硅电池体内杂质和缺陷引起;在0.1 V~0.75 V的正向偏压区域,暗I-V特性曲线的理想因子分区性质可作为晶硅电池体内和表面杂质和缺陷的依据.     

热丝CVD法沉积固态扩散源制备晶硅太阳电池p+/n+发射极研究

为进一步提高晶硅太阳能电池发射极的性能,本文提出了一种新的发射极制备技术-低温CVD法沉积固态薄膜扩散源并进行高温扩散.采用热丝化学气相沉积法(HWCVD)在单晶硅片上沉积重掺杂硅基薄膜作为固态扩散源,然后在空气氛围下的管式炉中进行高温扩散,最后用稀HF溶液去除表面的BSG/PSG.通过掺磷薄膜扩散在P型单晶硅片上制备了方阻在50～250 Ω/□范围内可控的n+型发射极;通过掺硼薄膜扩散在N型硅片上制备了方阻在150 ～600Ω/□□范围内可控的p+型发射极.并且通过在源气体中加入CO2作为氧源,实现了扩散后硅片表面残留扩散源层的彻底去除.     

Silicon crystal fibers: difficulties and progress

In this work difficulties and the progress in growing Silicon fibers by μ‐PD technique have been reported. Some main instability growth problems have been solved. Smooth temperature gradient is obtained for longer distance in and under the hot zone part by making an effective change in our hot zone. Also we obtained temperature stabilization as good as 0.2 K. The level of impurities was minimized by using etching and baking processes. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

非对称电极和绒面结构对晶硅电池暗I～V特性的影响

利用有限差分法求解半导体器件基本方程的方法,通过改变栅线电极和衬底掺杂浓度,研究了织构结构和非对称电极对晶硅电池暗I～V特性的影响.结果表明:衬底掺杂浓度决定了织构结构晶硅电池的pn结性质,并对其暗I～V特性曲线产生具有重要影响;栅线电极覆盖绒面金字塔比率相同时,晶硅电池的暗I～V特性曲线将出现相同的分区特性,且理想因子随绒面金字塔的增加而微幅增加;栅线电极与电池底面电极构成二极管的理想因子,随金字塔周期数增加而增大,是决定晶硅电池暗I～V特性曲线性质的关键因素;当衬底掺杂浓度大于等于1×1017时,暗I～V特性曲线可分成三个变化区域;当衬底掺杂浓度小于1×1017时,暗I～V特性曲线可分成四个变化区域;同一偏压下,衬底掺杂浓度越高,暗电流越小.此外,利用pn结处于不同偏压下的总电流密度分布,详细分析了不同区域形成的物理机制.