工业生产中多晶硅电池的叠层钝化和去背结的研究

摘要

化石燃料的使用加剧了环境问题的恶化，各种绿色新能源呼之欲出。太阳能作为一种干净的可再生能源，越来越受到人们的青睐。
　　本论文所研究的多晶硅太阳能电池跟单晶硅太阳能电池比较，生产成本较低，特别是在采用了先进的氮化硅钝化和体内吸杂以后，其能量转换效率等各方面特性跟单晶硅太阳能电池都比较接近。而工业生产更注重它带来的经济效益。本论文着重在于工业生产多晶硅太阳电池钝化方面的研究，实验均在生产线上，大批量的实验数据为生产工艺提供重要的参考依据。
　　本论文研究了用管式PECVD制备的SiNxHy膜、SiNxOy膜及其叠层镀膜对多晶硅钝化的影响。
　　首先，使用工业管式PECVD设备制备SiNxHy膜，并比较多层膜与单层膜的减反射效果。结果显示，最佳多层膜为三层膜，且其反射率为5.7，而单层膜的反射率高达7.4。跟踪大量实验数据得到效率方面三层膜比单层膜提高0.12％。
　　其次，调整三层膜沉积过程中NH3：SiH4流量比，比较其对折射率、少子寿命及其电性能参数的影响。结果显示，随着硅烷量的增加，短路电流明显呈上升趋势；最佳钝化比为NH3：SiH4流量比为3900:980。
　　第三，增加工业管式PECVD设备笑气的气流源，制备SiNxOy膜并研究了各项工艺参数对膜色的影响。通过笑气与硅烷的混合气体沉积硅片表面，比较沉积时间、硅烷与笑气流量比对电性能参数的影响。结果显示最佳钝化效果，三层膜的沉积时间分别为85s、355s、220s，第一层硅烷、氨气比为4.5，SiH4：N2O=300：3550，太阳能电池效率提升0.2％～0.3％。在上述最佳组合的基础上，微调内层膜厚并比较其对电性能参数的影响，找到最佳内层膜厚为55nm。
　　第四，去背结研究中我们采用了掩膜湿法刻蚀技术。实验中用油墨制成掩膜保护正面氮化硅薄膜，腐蚀方法去掉背结。结果显示，去背结实验组比正常流程实验组短路电流提升0.05A，效率提升0.02％。