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载流子选择性钝化接触是提高太阳能电池效率的重要途径之一,在隧穿氧化钝化接触(TOPCon)太阳电池中,采用一层超薄氧化硅(SiO_x)加上磷重掺杂的多晶硅(n~+-poly-Si)用于电子选择性接触或者加上硼重掺杂的多晶硅(p~+-poly-Si)用于空穴选择性接触。poly-Si/SiO_x结构钝化接触太阳能电池采用了与PRRC(钝化发射极背场点接触电池)电池技术或PERL(钝化发射极背部局域扩散)电池技术兼容的高温工艺,在没有交叉指式背接触(IBC)结构的情况下,电池效率已达到了25.7%。poly-Si/SiO_x钝化技术有望很快融入大批量生产线。虽然poly-Si/SiO_x结构的电池效率已经得到大幅提升,但人们对一些基本原理还没有很好的理解,这些包括化学或场效应钝化的钝化机理、从钝化质量角度分析n~+-poly-Si与p~+-poly-Si的区别。一般而言,化学钝化减少了界面缺陷,电场效应使少数载流子远离缺陷界面区域,但在实际钝化接触中,目前还缺乏对影响钝化效果的具体参数进行定量评估。本文研究的poly-Si/SiO_x结构对单晶硅(c-Si)片的钝化机理,其中多晶硅由未掺杂、磷掺杂和硼掺杂的三种氢化非晶硅(a-Si:H)前驱体组成,而c-Si包括n型和p型单晶晶片。由于未掺杂的多晶硅没有有意掺杂,钝化完全是通过减少界面缺陷的化学钝化来实现的,而掺杂的多晶硅会导致能带弯曲,因此预期会出现电场效应钝化,能带弯曲可能是同方向的,也可能是反方向的,这取决于多晶硅和单晶晶片的类型。此外,还研究了多晶硅中的晶体结构、掺杂剂在硅中的扩散和对单晶晶片的渗透,探讨了影响钝化质量的其他因素。基于钝化机制的研究,通过优化退火工艺,进一步提高了poly-Si/SiO_x结构的钝化质量。其中,氧化硅分别采用了硝酸氧化硅、笑气等离子体氧化硅和热氧化硅三种类型,透明导电氧化(Transparent conductive oxide,TCO)层分别使用磁控溅射制备的氧化铟锡(ITO)和原子层沉积(Atomic layer deposition,ALD)系统制备的掺铝氧化锌(AZO)两种方法。最终在4×4 cm~2的n型单晶硅衬底上制备出有效面积为4 cm~2的太阳电池:TCO层采用AZO薄膜制备的电池,硝酸氧化硅、笑气等离子体氧化硅和热氧化硅的电池效率分别为15.54%、17.41%和13.83%;TCO层采用ITO薄膜制备的电池,硝酸氧化硅、笑气等离子体氧化硅和热氧化硅的电池效率分别为14.06%、14.89%和16.03%。因为笑气等离子体氧化硅制备成器件表现出了较好的性能,所以以笑气等离子体氧化硅为基础,分别对比研究了AZO和ITO对器件的影响,以及相关进一步的器件优化,优化后的器件转换效率最高可达到19.26%。