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晶体硅太阳电池表面钝化研究

作　者: 章曙东
导　师: 施正荣；朱拓
学　校: 江南大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 晶体硅太阳电池 重掺杂表面钝化 背面钝化 氮化硅膜 退火特性
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


利用光伏电池发电是解决能源问题和环境问题的重要途径之一。目前,80%以上的太阳电池是由晶体硅材料制备而成的,制备高效率低成本的晶体硅太阳能电池对于大规模利用光伏发电有着十分重要的意义。其中前表面钝化及背表面钝化是制备高效晶体硅太阳电池非常重要的工序,表面钝化的好坏直接决定太阳电池少数载流子寿命的高低,通过对少数载流子寿命的检测分析,我们对晶体硅太阳电池表面钝化技术进行了系统的实验研究。本文在综述当前实验室高效太阳电池钝化技术的基础上,在第三章中针对重掺杂表面钝化,研究了热氧化钝化的各种条件(包括氧化温度、氧化时间)对太阳电池前表面钝化效果的影响。通过检测少数载流子寿命以及对电性能参数中开路电压的分析,在筛选了众多实验结果后,发现在840℃左右的氧化温度以及10分钟左右的氧化时间下便可保证较好的表面钝化效果。在这种条件下进行工艺生产,既可使硅片在氧化过程中受高温影响降到较低的程度,也可保证较好的减反射效果及钝化效果。在第四章中,本文针对太阳电池背面氮化硅膜钝化,同样通过检测少数载流子寿命,研究了氮化硅膜的普通热退火特性及快速热退火特性,并且对背面氮化硅膜钝化电池进行了实验研究。通过普通热退火特性实验研究,发现氮化硅膜比较适合于在500℃以内的温度下进行退火,而SiN/ SiO2双层膜由于稳定性优于SiN膜,所以比较适合于在600℃-700℃之间的温度下进行退火。在经过800℃以上高温退火后,发现SiN膜及SiN/ SiO2双层膜都基本失去了表面钝化效果。通过快速热退火特性实验研究,发现SiN膜在700℃-850℃之间快速退火时能得到较好的表面钝化效果,而在高温(900℃及以上温度)退火时最好选择高带速。通过对背面氮化硅膜钝化电池进行实验,采用丝网印刷技术形成300um孔径、间距2mm的点接触电极,开路电压能达到628mv,为进一步实现背面钝化提供了必要的基础。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
第一章 绪论  7-14
  1.1 太阳电池的应用前景  7-9
    1.1.1 能源危机  7
    1.1.2 太阳能的优势  7-8
    1.1.3 光伏政策  8-9
  1.2 太阳电池的发展概况  9-10
  1.3 太阳电池表面钝化技术研究动态  10-12
  1.4 本文的研究意义和主要内容  12-14
    1.4.1 研究意义  12-13
    1.4.2 主要内容  13-14
第二章 太阳电池基本原理及复合理论  14-25
  2.1 硅太阳电池基础  14-18
    2.1.1 硅太阳电池的构造  14
    2.1.2 硅太阳电池的基本原理  14-15
    2.1.3 硅太阳电池的等效电路  15-16
    2.1.4 硅太阳电池的电学参数  16-18
  2.2 硅太阳电池中少数载流子的复合  18-22
    2.2.1 辐射复合  18-19
    2.2.2 俄歇复合  19
    2.2.3 陷阱复合  19-21
    2.2.4 表面复合  21-22
  2.3 硅太阳电池表面钝化技术  22-23
  2.4 硅太阳电池表面钝化膜的作用  23-24
    2.4.1 钝化膜的表面钝化作用  23-24
    2.4.2 钝化膜的感应结特性  24
    2.4.3 钝化膜的减反射作用  24
  2.5 本章小结  24-25
第三章 太阳电池重掺杂表面的钝化  25-33
  3.1 重掺杂表面钝化介绍  25-26
  3.2 氧化及表面钝化  26-32
    3.2.1 氧化原理及方法  26-28
    3.2.2 氧化膜厚  28-29
    3.2.3 实验方案及实验过程  29
    3.2.4 实验结果及分析  29-32
  3.3 本章小结  32-33
第四章 硅太阳电池氮化硅膜背面钝化研究  33-53
  4.1 硅太阳电池背面钝化介绍  33-34
    4.1.1 硅太阳电池的薄片化  33
    4.1.2 硅太阳电池的背面钝化  33-34
  4.2 等离子体化学气相沉积氮化硅  34-36
    4.2.1 等离子体气相化学沉积反应原理  34-35
    4.2.2 等离子体气相化学沉积的两种方式  35-36
  4.3 前人的研究成果  36-37
    4.3.1 氮化硅膜的厚度对表面钝化效果的影响  36-37
    4.3.2 氮化硅膜的折射率对表面钝化效果的影响  37
  4.4 氮化硅膜的退火特性  37-45
    4.4.1 氮化硅膜的普通热退火  37-42
    4.4.2 氮化硅膜的快速热退火  42-45
  4.5 背面氮化硅膜钝化太阳电池的实验  45-51
    4.5.1 背面氮化硅膜钝化太阳电池  45-46
    4.5.2 实验方案及过程  46-47
    4.5.3 实验结果及分析  47-51
  4.6 背面钝化电池的PC1D 模拟  51-52
  4.7 本章小结  52-53
第五章 总结与展望  53-55
  5.1 总结  53-54
  5.2 展望  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
攻读硕士期间发表的论文清单  59

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 光电池 > 太阳能电池
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