氧化性在硅太阳电池织构中的作用

在单晶硅太阳电池的制备中,碱性腐蚀常被用于在晶体硅上形成金字塔结构,减小光的反射,提高太阳电池的效率.获得小而分布均匀的金字塔绒面结构有利于提高太阳电池的转化效率.本文通过优化NaClO织构工艺,获得了金字塔平均尺寸为1.4 μm,平均表面反射率为11.5;的织构绒面,并探索了形成小金字塔的机理.认为NaClO具有一定的氧化性是其形成小金字塔的可能原因.为了研究氧化性在织构中的作用,采用在无氧化性的NaOH溶液中分别通入了氧气和氩气.实验结果表明,在常规的NaOH织构过程中加入氧化剂有助于减小金字塔的尺寸.由于NaClO溶液自身既具有碱性,又具有氧化性,织构时不需要额外地加入氧化剂.与常规织构所用的NaOH溶液相比,NaClO溶液更易得到小而分布均匀的金字塔绒面,更适用于太阳电池的制备.     

晶体硅金字塔绒面结构圆化对其光反射率和非晶硅薄膜钝化效果的影响

(001)晶体硅金字塔绒面结构圆化有提高光反射率与提高非晶硅薄膜钝化效果的相互矛盾的双重作用,定量了解它们对优化非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的绒面结构圆化程度很有必要.本文以表面粗糙度Rz相对下降百分数定量表征晶体硅衬底表面金字塔绒面结构圆化程度DR,研究了DR值对等离子体化学气相沉积氢化本征非晶硅薄膜钝化效果的改善作用,发现除圆化初期效果异常高以外,二者之间基本呈线性正比关系;相对改善作用随钝化膜变薄而显著提高.同时测定了DR值对金字塔绒面光反射率的影响,发现反射率基本随DR值线性增大.典型结果为:6;绒面结构圆化程度下,金字塔绒面的光反射率绝对值提高3;;其表面7 nm厚的氢化本征非晶硅薄膜可达到使硅片少数载流子寿命相对未圆化绒面样品提高260;.     

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%。     

槽式湿法碱抛光技术在PERC太阳电池中的工艺研究

高效晶体硅太阳电池是光伏领域的热门研究之一,提高晶体硅太阳电池的转换效率是光伏研究者的重要研究方向.降低电池背面反射率是提高晶体硅电池转换效率的有效方法之一,实验采用激光掺杂制作选择性发射极,并利用槽式湿法碱抛光技术,去除发射极表面的重掺杂区,降低载流子在电池发射极表面区域的复合,提高载流子的有效寿命达到抛光效果,并最终提升电池转换效率.结果表明:硅片经过抛光处理后,减少了作为复合中心的悬挂键,降低了表面复合速率.发现了高反射率增强了光的反射,反射回电池内部的光被再吸收,提高了光的利用率.这是造成短路电流提升的主要原因.表面掺杂浓度的降低以及表面重掺杂区尺寸的减小将有效抑制载流子在发射极区域的俄歇复合,提高载流子的有效寿命.     

阳极光电性能对聚合物太阳电池性能的影响

为验证ITO的光电性能,以不同类型ITO作为光电阳极,采用旋涂与真空蒸镀的方法制备本体异质结聚合物太阳电池ITO/PEDOT∶ PSS/P3HT∶ PCBM/Al,研究了ITO表面形貌及光场分布对太阳电池光电性能的影响.结果表明,合适的ITO厚度及表面形貌能够在有效收集空穴的同时,提高光子透过率,保证有源层对光子的吸收.合适的ITO阳极厚度及表面形貌能够有效提高聚合物太阳电池的光伏性能,使得聚合物电池的效率从0.07;提升至1.30;.     

硅异质结电池界面处理关键工艺的研究

薄膜硅/晶体硅异质结(HIT)太阳电池是界面器件,其界面性质直接决定器件的性能.本文采用简化的RCA清洗并结合氧化膜保护工艺对硅片进行前期处理;采用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)制备薄膜硅/晶体硅异质结;通过光发射谱(OES)研究了PECVD在不同的匹配速度下起辉基元浓度随时间的变化,证实了基元浓度的不稳定对电池界面性质有一定的影响;分析了退火工艺对异质结的界面特性的影响,在10-4 Pa量级的背景真空和200℃下进行退火,可显著提高电池开路电压Voc和填充因子FF.本文结果表明:硅片前期处理的氧化膜保护工艺及后退火处理,皆可明显地改善HIT电池的界面性质、提高电池的转换效率.     

绒面ZnO/Si异质结太阳能电池的初步研究

以p型单晶硅<100>作为衬底材料,通过化学腐蚀法得到硅绒面表面结构,采用喷雾热解法沉积掺Al的ZnO薄膜于绒面硅上,结合微电子光刻、磁控溅射和真空蒸镀等工艺制作上、下表面电极,于400 ℃氮气氛围下快速退火合金,得到Ag/Ti/n-ZnO/p-Si/Al异质结太阳能电池.对电池样品进行了原子力显微镜、霍尔效应测试、X射线衍射谱、电流电压特性等分析.得到电池最佳性能为:开路电压V_(oc)=355 mV,短路电流I_(sc)=36 mA,填充因子FF=0.41,电池效率达到5.2;.绒面异质结构有效降低了电池表面的光反射,相对增加了p-n结的有效面积,电池效率得到一定程度的提高.ZnO与Si界面之间SiO_2层的存在是目前影响电池效率的主要因素.     

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。     

CuSCN空穴传输层工艺对钙钛矿电池性能的影响

采用溶液法制备了硫氰酸亚铜(CuSCN)薄膜,并将其作为空穴传输层制备了平面n-i-p型钙钛矿太阳电池.系统考察了CuSCN薄膜退火温度、旋涂转速对钙钛矿太阳电池性能的影响.研究结果表明,CuSCN薄膜在70 ℃下退火10 min可以获得较好的电池性能;在此基础上通过调整旋涂转速至2000 r/min,控制CuSCN薄膜厚度约为240 nm,电池性能获得了进一步的提升,电池效率可达11.77;.该研究结果表明,CuSCN材料是一种有潜力的、低成本高性能无机空穴传输材料.     

多晶硅绕镀层的去除工艺研究

本文旨在针对TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact背面隧穿氧化钝化接触)晶硅电池制备过程中,背面钝化多晶硅层沉积引起的硅片正面边缘沉积多晶硅绕镀层的去除进行工艺研究,进一步解决了电池外观不良和该多晶硅层对电池正面光的吸收影响.文中分别尝试采用HF-HNO3混酸溶液和KOH碱溶液两种方式进行腐蚀处理,然后通过对处理后硅片正面的工艺控制点监控和电池EL检测等手段评估去除效果.其中HF 1wt;、HNO350wt;混合溶液时腐蚀4 min以上可去除该绕镀层,但是大于6 min后硅片正面的方块电阻提升、硼掺杂浓度等变化幅度很大.KOH质量分数0.1wt;、添加剂体积分数5vol;混合溶液60℃时,腐蚀2.5 min以上可去除该绕镀层且方块电阻等测试相对变化幅度较小.故前者对电池后期电极的制备工艺要求更高否则容易引起欧姆接触不良,后者则对电池电极的制备工艺控制窗口更大.所以认为在多晶硅绕镀层的去除方面KOH腐蚀更适合工业批量化生产工艺选择.