多晶硅衬底上制备HIT太阳能电池及其特性研究

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1、分类号：TN304密级：公开UDC：620编号：201221801009河北工业大学硕士学位论文多晶硅衬底上制备HIT太阳能电池及其特性研究论文作者：王弘学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料物理与化学指导教师：罗鸿志职称：副教授陈贵锋副教授资助基金项目：国家国际科技合作专项项目（2013DFR50200）、河北省科技支撑计划（15214305D）。DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMa

2、terialsPhysicsandChemistryPREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFHITSOLARCELLONPOLYCRYSTALLINESILICONSUBSTRATEbyWangHongSupervisor:AssociateProf.LuoHongzhiAssociateProf.ChenGuifengMarch2015ThisworkwassupportedbytheInternationalScienceAndTechnologyCooperation

3、ProgramofChinaNo.2013DFR50200,theHebeiScienceAndTechnologySupportProjectNo.15214305D.摘要众所周知，单晶硅太阳能电池的效率要高于多晶硅太阳能电池，因此在HIT(heterojunctionwithintrinsicthinlayer)太阳能电池领域，为了实现电池效率的持续提升，人们常常以单晶硅作为电池的衬底材料。然而，由于多晶硅太阳能电池比单晶硅太阳能电池的价格更低廉，多晶硅太阳能电池的效率也越来越接近单晶硅太阳能

4、电池，因此多晶硅太阳能电池已经成为太阳能电池制造业的主流产品。在电池的制备过程中，由于制备工艺简单和低温工艺的特点，与其他类型的太阳能电池相比，HIT太阳能电池的成本相对较低。与此同时，为了实现HIT太阳能电池产业化更好的发展，进一步降低成本已经成为电池发展过程中一个重要途径。本论文利用多晶硅代替单晶硅做衬底材料，制备HIT太阳能电池，并对电池的性能做了优化，其主要成果如下：本文在电池的制备过程中加入了退火吸杂工艺，目的是去除多晶硅体内存在的大量重金属杂质和缺陷。分别利用铝吸杂和磷吸杂两种方式对多

5、晶硅衬底硅片进行退火吸杂处理。实验中改变退火吸杂的时间、温度、方法（恒温吸杂和变温吸杂）。研究发现，恒温吸杂处理能有效地提高多晶硅片的少子寿命和少子扩散长度，吸杂的效果随恒温吸杂时间和温度的改变而改变，并且铝吸杂和磷吸杂的退火吸杂效果基本相同；变温吸杂的效果要强于恒温吸杂，在变温吸杂中磷吸杂后制备的HIT太阳能电池的效率稍高于铝吸杂。本文采用不同的处理办法腐蚀掉退火吸杂后多晶硅片表面的吸杂层，研究了不同的腐蚀液在不同的腐蚀条件下对多晶硅片的影响。实验发现，多晶硅片的反射率会随着腐蚀条件而改变，这也

6、严重影响了HIT太阳能电池的光电转换效率，经过数据分析与讨论，得到腐蚀的最好工艺窗口为：铝吸杂中利用浓度为10%的NaOH溶液在80℃腐蚀20min；磷吸杂中HF:HNO3=1:3混合酸溶液在室温下腐蚀50s。最后，本文通过增加本征非晶硅层，改变掺杂层的沉积时间、沉积功率、掺杂浓度，研究了非晶硅层对HIT太阳电池光电转换效率的影响。研究发现，本征非晶硅层对多晶硅片的钝化作用可以明显的提高电池的效率。通过对上述三个因素实验结果的分析，得到沉积非晶硅层最好的工艺窗口为：1）加入本征层；2）掺杂层的沉积

7、时间10min，沉积功率20W；3）反应室的气体比为SiH4:H2:PH3=12:24.4:3.6，混合气体的总流量40sccm；4）反应气体压强220Pa，反应温度260℃。关键词：HIT多晶硅吸杂腐蚀非晶硅IIIAbstractItiswellknownthattheefficiencyofcrystallinesiliconsolarcellishigherthanthatofpolycrystallinesiliconsolarcell.Therefore,fortheheterojunc

8、tionwithintrinsicthinlayer(HIT)solarcell,oneofthemostcommonwaytoenhanceitsefficiencyistousecrystallinesiliconasthesubstrate.Polycrystallinesiliconsolarcellhasbecomethemainstreamofthesolarcellindustryforitsuniqueadvantageoflowcostandhighefficie