单晶硅表面形貌的调控技术及其对少子寿命的影响

摘要

单晶硅表面制绒过程是太阳能电池制备的一个重要处理过程。目前主要通过碱性腐蚀液对单晶硅片进行刻蚀,使得硅表面形成金字塔结构的绒面。本文通过薛定谔方程分析了表面形貌和表面缺陷态密度之间的关系,基于衰减的电子波函数基础上,推导出在一维二维和三维方向上晶体发生中断的表面的能带和禁带宽度与理想晶体能带和禁带宽度之间的关系,并通过表面形貌的调控将单晶硅表面金字塔结构尖锐的塔尖和棱边过渡到有圆弧的顶角和棱边,将实验与理论分析相结合并对实验作出合理的解释。另外在传统碱液刻蚀单晶硅表面的基础上,本文研究了一元醇(乙醇),二元醇(乙二醇,丙二醇),乙醇钠等醇类添加剂对单晶硅表面形貌的影响,并测试其反射率,发现在普通碱液中加入二元醇比加入一元醇具有更高的刻蚀速率,绒面金字塔成核较快。通过对绒面的分析,发现表面金字塔尺寸比较小,尺寸约为1~3μm且表面金字塔大小分布较均匀的绒面表面反射率较低,最低反射率可以降到10.13％,发现乙醇和乙二醇混合溶液对表面形貌具有较好的调控作用。
　　实验上研究了表面形貌与少子寿命的关系。实验研究结果表明,金字塔绒面具有尖锐的顶角和棱边的形貌缺陷态密度比较高,容易成为电子空穴的复合中心,进而增加表面的态密度,降低非平衡载流子的少子寿命。而通过对表面形貌调控,发现表面金字塔顶角或者棱边有圆弧过渡的绒面缺陷比较少,更容易获得较高的少子寿命,实验与理论相吻合。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

图录

绪论第一章

1.1单晶硅材料特性及单晶硅电池设计

1.2国内外研究现状

1.3本课题创新点

1.4本文主要内容

非平衡载流子和能带理论第二章

2.1非平衡载流子的产生与复合

2.2非平衡载流子寿命

2.3能带理论

2.4本章小结

单晶硅表面形貌对少子寿命的影响第三章

3.1表面金字塔结构对陷光效应的影响

3.2表面态

3.3理论分析

3.4本章小结

实验对理论分析的验证第四章

4.1硅表面的化学刻蚀机理

4.2表面醇类添加剂对绒面的影响

4.3性能参数测量

4.4形貌与少子寿命的实验探究

4.5本章小结

总结与展望第五章

5.1本文主要结论

5.2未来的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文