太阳能是一种重要的绿色能源,而太阳电池是将太阳能转化为电能的有效器件。目前,应用最广泛的是硅太阳电池,但是其成本比较高,还没有达到大规模应用的水平,因此,降低硅太阳电池的成本显得非常重要。掺氮直拉单晶硅的成本比普通直拉单晶硅的成本要低,掺氮直拉单晶硅的机械强度比普通直拉单晶硅的高,太阳电池片可以做的更薄,这些都有利于降低太阳电池的成本。目前,掺氮直拉单晶硅在太阳电池中的应用还没有人研究过。 本文研究了掺氮直拉单晶硅在太阳电池中的应用,主要内容和结果有: 1)掺氮直拉单晶硅原生材料的性质发现氮不会显著影响直拉单晶硅的少子体寿命、少子体寿命的径向分布、间隙氧浓度的径向分布。 2)掺氮直拉单晶硅在模拟太阳电池制备热处理工艺过程中的氧沉淀行为 发现在单步热处理工艺中和两步热处理工艺过程中都没有氧沉淀生成,说明氮不会在太阳电池热处理工艺中促进氧沉淀,氮不会影响磷吸杂效果。 3)掺氮直拉单晶硅少子寿命衰减问题发现氮可以促进p型直拉单晶硅少子寿命的衰减,即氮可以促进B-O复合体的产生,通过第一性原理计算,建立掺氮直拉单晶硅中B-O复合体的结构,其结构是,一个替代位的硼原子周围有两个间隙位的氧原子,两个间隙位的氮原子处于硼原子的第三近邻间隙位置。 4)太阳电池浅结的制备利用热氧化二氧化硅薄膜作为磷扩散的阻挡层,制备了具有高表面载流子浓度的浅结,发现在热氧化温度和磷扩散温度确定的情况下,调节热氧化生长二氧化硅薄膜的时间和磷扩散的时间可以优化表面载流子浓度和结深。 5)制备电池用8-inch、p型(100)、电阻率为11Ω·cm、厚度约为360μm的掺氮直拉单晶硅硅片在传统的太阳电池生产线上制备了太阳电池,其效率可达14.36%。 通过以上研究可以得出结论,掺氮直拉单晶硅可以在太阳电池中应用。