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n型晶體硅/p型非晶硅異質(zhì)結(jié)太陽電池的研制

發(fā)布時間:2012年3月21日 來源:

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  1前言


  采用寬帶隙的非晶硅作為窗口層或發(fā)射極,單晶硅或多晶硅片作襯底,形成了非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池,稱為HIT(heterojunction with intrinsic thin-layer)太陽電池。它可以同時實現(xiàn)pn結(jié)和優(yōu)異的表面鈍化,并且所有工藝可在低溫(《200℃)下完成,既減少了能耗,又能避免硅片在高溫處理過程中可能產(chǎn)生的性能退化。由于這種電池既利用了薄膜制造工藝優(yōu)勢同時又發(fā)揮了晶體硅和非晶硅的材料性能特點,具有實現(xiàn)高效低成本硅太陽電池的發(fā)展前景,成為光伏能源領域的一個研究熱點。


  本文通過分析測試HIT太陽電池制備過程中硅片表面的一些鈍化技術對少數(shù)載流子壽命的影響,來研究鈍化效果,摸索出提高電池效率的途徑,并結(jié)合背電場工藝,研制出高效率的HIT太陽電池。


  2實驗


  實驗中我們選用的襯底為n型單面拋光直拉單晶硅片。首先對硅片進行嚴格的化學清洗。然后通過改變鈍化方法和工藝條件分別進行對比實驗,測試硅表面的少子壽命,測試儀是采用SEMLABWT一1000型的微波光電導衰減儀(μ一PCD)。采用射頻等離子體輔助化學氣相沉積(RF-PECVD)技術沉積非晶硅薄膜,在優(yōu)化鈍化條件的情況下,制備出完整的HIT電池樣品,電池的結(jié)構(gòu)為Ag/n-c-Si/i-a-Si:H/p-a-Si:H/ITO。電池的卜V特性在太陽模擬光源AMl.5光照條件(1000w/m2),25℃下測得。采用標定過的Si探測器為參考樣品,通過量子效率(QE)測試儀得到太陽電池的光譜響應。


  3結(jié)果與分析


  3.1硅表面鈍化及對電池性能的影響


  (1)化學預處理及其鈍化作用

 

 

圖1 硅片少子壽命隨HF溶液處理時間的變化曲線


  圖1是硅片少子壽命隨不同HF溶液處理時間的變化曲線,可以看出用HF溶液處理后的硅片少子壽命均有提高,說明一定濃度的HF溶液能有效去除硅片表面的氧化層,提高載流子壽命。其中處理lmin后測得的少子壽命最高,并且HF溶液處理時間不宜過長,當Time》1min后,隨著時間的增長少子壽命會有所下降,說明長時間的HF溶液腐蝕可能會破壞硅表面結(jié)構(gòu)。


  (2)H處理及其鈍化作用

 

 

圖2 硅片少子壽命隨H處理時間的變化曲線


  圖2所示為硅片少子壽命隨不同H等離子處理時間的變化曲線,可以看出對襯底進行一定時間的H處理(《25s)后少子壽命都有提高,其中最佳H處理時間為20s,此時少子壽命值相對于原始裸片增加了11.35“s,適當時間的H處理可鈍化硅片表面的懸掛鍵,同時刻蝕掉了硅表面的氧化層,有效改善界面,然而過長時間的H等離子處理會對硅片表面造成損傷,引起表面缺陷的增加,相應的也降低了其少子壽命。

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