P型硅衬底异质结电池制备和氢气退火本征非晶硅层对HIT电池性能的影响

摘要

带有本征薄层的异质结（Heterojunction with Intrinsic Thin-layer，HIT）电池的结构特点是在PN结之中加入一层本征氢化非晶硅薄膜。HIT电池具有晶硅电池高效和薄膜电池工艺简单的优点。松下公司宣布的最新HIT电池效率高达25.6％，该电池面积为143.7cm2，而目前晶硅电池效率记录为20.4%。本文研究的是P型硅片为衬底的异质结电池和N型硅片为衬底的单面HIT电池的本征层氢气退火处理，主要内容如下：
　　(1)首先用射频等离子体增强化学气相沉积技术（RF-PECVD）制备N型氢化微晶硅(n-μ-Si:H)薄膜，分别研究硅烷浓度、磷烷掺杂比例、辉光功率、衬底温度对薄膜晶化率、生长速率和暗电导率的影响，并制备n-μ-Si:H/c-Si异质结电池。得到如下结论：①随着硅烷浓度的增大，薄膜逐渐由微晶硅向非晶硅区域过渡，生长速率逐渐加快，暗电导率逐渐降低；②随着磷烷掺杂比例的提高，薄膜的晶化率缓慢提高，生长速率呈现出先增大后减小的趋势，暗电导率逐渐降低；③随着辉光功率的增大，薄膜的晶化率逐渐降低，生长速率逐渐增大，暗电导率逐渐降低；④随着衬底温度的提高，薄膜的晶化率先增大后减小，生长速率逐渐增大，暗电导率先增大后减小。在硅烷浓度1.5%、磷烷掺杂比例0.9%、辉光功率为50W、衬底温度为220℃、沉积压强为1torr（约为133.33Pa）的条件下制备的n型μ-Si:H薄膜的暗电导率达到最高，为21.0S/cm。此条件亦为电池制备的最优化条件，制备出的电池开压达到593mV，效率为9.02%。
　　（2）其次对N型衬底的HIT电池的本征氢化非晶硅层进行氢气环境下进行了退火处理。前组人员已经研究了氢气环境下退火处理对本征氢化非晶硅薄膜少子寿命等的影响，在此基础上，研究氢气环境下本征非晶硅层退火对HIT电池的影响，分析了退火温度和退火时间的作用。实验结果表明：随着退火温度的升高，电池的效率和开压变化的整体趋势是先增大后减小，退火温度在320℃为宜。实验结果表明，随着退火时间的增大，电池的开压和效率变化趋势为先增大后减小，退火时间为80min最为合适。优化后的条件为：退火温度320℃，退火时间80min，压强为1torr，电池性能最好，开路电压为620mV，效率为10.14%。

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1 引言

1.1 光伏发电原理、历史及现状

1.2 太阳能电池主要分类

1.3 HIT电池简介

1.4 论文主要内容：

2 实验设备与表征方法

2.1 实验设备

2.2 测试设备

2.3 本章小结

3 对n型微晶硅薄膜和P型硅衬底异质结电池优化的研究

3.1 n型微晶硅薄膜的优化

3.2 n-μ-Si:H/c-Si异质结电池的制备与优化

3.3 本章小结

4 氢气环境下退火本征非晶硅层对HIT电池性能的影响

4.1 退火温度对HIT电池性能的影响

4.2 退火时间对HIT电池性能的影响

4.3 本章小结

5 主要结论

参考文献

个人简历

硕士期间发表论文

致谢