hit[异质结]电池技术调研

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1、HIT电池技术调研HIT电池简介HIT是HeterojunctionwithIntrinsicThin-layer的缩写,意为本征薄膜异质结.HIT太阳能电池是以光照射侧的p/i型a-Si膜（膜厚5～10nm）和背面侧的i/n型a-Si膜（膜厚5～10nm）夹住单结晶Si片的来构成的.图一.电池基板以硅基板为主；在硅基板上沉积高能隙(Energybandgap)的硅奈米薄膜，表层再沉积透明导电膜，背表面有着背表面电场。通过优化硅的表面织构，可以降低透明导电氧化层（TCO）和a-Si层的光学吸收损耗。HIT电池抑制了p型、i型a-Si的

2、光吸收率，而增强n型c-Si的光吸收率。图二.HIT电池在技术上的优势由于HIT太阳能电池使用a-Si构成pn结，所以能够在200℃以下的低温完成整个工序。和原来的热扩散型的结晶太阳电池的形成温度（～900℃）相比较，大幅度地降低了制造工艺的温度。由于这种对称构造和低温工艺的特征，减少了因热量或者膜形成时产生的Si晶片的变形和热损伤，对实现晶片的轻薄化和高效化来说是有利的，具有业界领先的高转换效率（研究室水平为23％，量产水平为20％），即使在高温下，转换效率也极少降低，利用双面单元来提高发电量。HIT电池的伏安曲线分析:HIT电池里

3、p/n异质结中所发现的正向电流特性（0.4V附近）的变化是由于a-Si顶层膜中存在的高密度间隙态，引起异质结部耗尽层的再复合而造成的。对此，在顶层和结晶Si之间插入高质量a-Si膜（i型a-Si膜），通过顶层内的电场来抑制复合电流，这就是HIT构造。通过导入约5nm左右的薄膜i型a-Si层，可看到反向的饱和电流密度降低了约2个数量级。亦即通过导入i型a-Si层，能够大幅度提高Voc,见下图.图三化学钝化和HIT构造的寿命关系采用μ-PCD法测定HIT电池的少子寿命。μ-PCD法得到的寿命值虽然同时反映了体复合速度和表面复合速度两方面，

4、但由于是在同一批（LOT）里抽出相邻的芯片，所以可认为体（BULK）的影响基本相同，所不同的是表面的差异。根据下图可以发现，HIT构造的钝化性能要比化学钝化（CP法）更优异。图四化学钝化HIT太阳能电池的Voc和寿命之间的依存性发现通过形成低损伤的a-Si膜和提高表面的清净度等可以提高寿命和Voc，Voc和寿命之间是一种正的线性关系。即HIT构造中的a-Si钝化性能的好坏和HIT太阳电池的Voc大小相关。所以，通过提高a-Si的钝化性能以提高寿命的方法可以认为对提高HIT太阳电池的输出电压是有效的。图五HIT电池单晶体硅的表面清洁度更

5、高，同时抑制了非晶硅层形成时对单晶体硅表面产生的损伤。通过这些改良，这种电池的电能输出功率损失下降，开路电压得到了提高。HIT太阳电池优异的温度特性HIT电池Voc越高输出特性的温度依存性越小。也就是说，在HIT太阳电池的高效率化技术中的这种钝化技术的开发（即高Voc化）带来了温度特性的提高.由于新电池在温度上升时发电量的损失降低，预计它的年发电量将比传统晶硅太阳能电池提升44%。图六HIT电池的制造工艺HIT电池的关键技术是a-Si:H薄膜的沉积，要求说沉积的本征a-Si:H薄膜的缺陷态密度低，掺杂a-Si:H的掺杂效率高且光吸收系

6、数低，最重要的是最终形成的a-Si:H/Si界面的态密度要低。目前，普遍采用的等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）沉积本征及掺杂的a-Si:H膜，同时热丝化学气相沉积发（HWCVD）制备a-Si:H法也被认为很有前景。PECVD法制备a-Si:H薄膜利用等离子里中丰富的活性粒子来进行低温沉积一直是a-Si:H制备的重要方法。在真空状态下给气体施加电场，气体在电场提供的能量下会有气态转变为等离子体状态。其中含有大量的电子、离子、光子和各类自由基等活性粒子。等离子体是部份离子化的气体，与普通气体相比，主要性质发生了本质的变化，是一种新

7、物质聚集态。等离子体中放置其中的衬底可以保持在室温，而电子在电厂的激发下会得到足够多的能量（2-5eV），通过与分子的碰撞将其电离，激发。PECVD的缺点表现在两个方面，一是它的不稳定性，二是电子和离子的辐射会对所沉积的薄膜构成化学结构上的损伤。等离子体作为准中性气体，它的状态容易被外部条件的改变而发生变化。衬底表面的带电状态，反应器壁的薄膜附着，电源的波动，气体的流速都会改变活性粒子的种类和数量，并且等离子体的均匀性也难以控制，这样都会改变衬底的状态。等离子体中的离子轰击和光子辐照，除了会影响沉积膜的质量，还会影响下面的硅衬底。光谱

8、相应的研究结果表明对于蓝光区，HIT电池的光谱相应提高，而在红光区，光谱相应变低。这说明对于本征层的钝化效果提高了蓝光光谱响应的结果，而对于硅片内部的损伤，则对红光部分，光谱相应降低，量子效率下降。对于这种情况，可以下调