PECVD制备基于P型单晶硅衬底HIT电池的研究

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伴随着社会的发展和化石能源储量的减少,太阳能的利用成为大家关注的研究方向之一。其中HIT(Heterojunction with intrinsic Thinlayer)电池的研究成为一个非常热门的方向。它不仅具有晶体硅太阳电池效率高的特点,而且避免了非晶硅薄膜太阳电池的光致衰退效应。  本文主要是利用RF-PECVD系统进行HIT太阳电池的研究。采取从易到难的方式,分步进行研究。  窗口层作为电池结构最重要的一环,是本文研究的重点。首先通过优化工艺条件如硅烷浓度、气体配比、压强、功率、沉积时间等讨论 N型非晶硅薄膜性能,并在材料研究的基础上获得6.27%的太阳电池光电转换效率。通过与ITO的接触特性的研究,采用N型微晶硅薄膜对窗口层进行处理,使之与ITO形成良好欧姆接触,降低接触电阻,使太阳电池效率达到7.95%,效率较未处理时提升26.79%。  在背电场的研究中,首先利用AFORS-HET软件对HIT太阳电池背电场进行理论分析。通过模拟计算发现帯隙为1.6 eV,掺杂浓度量级大于1×1018时,太阳电池效率最优。在模拟结果的基础上,通过制备非晶硅薄膜和符合要求的微晶硅薄膜,分别作为背电场应用于电池中,通过对比研究发现:采取符合要求的微晶硅薄膜作为背场,可以使电池达到9.73%的效率;如果非晶硅薄膜的掺杂浓度低,将对太阳电池产生负面作用。  在钝化层的研究中,要力求避免本征非晶硅薄膜外延生长。通过优化工艺,包括沉积温度、硅烷浓度、功率密度、沉积时间及退火处理,最终使单晶硅少子寿命达到598.7μs。经模拟计算表明:优化后的钝化层应用于HIT太阳电池中,使电池效率最终达到14.69%,与未加钝化层的电池相比,效率提升50.9%。
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