一、热氧化法钝化硅片的少数载流子寿命(论文文献综述)
王志学[1](2020)在《隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)结构的钝化和吸杂效应研究》文中指出隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)是一种用于晶硅太阳能电池的钝化结构,其由一层超薄的氧化硅和一层重掺杂的多晶硅组成,主要用于电池背表面的钝化,可以实现优异的表面钝化和载流子的选择性收集,用其制备的晶硅太阳能电池的转换效率已经超过了25.7%。但这与理论极限效率相比,还有很大的提升空间。晶硅内部的杂质和缺陷以及电池前表面的金属-半导体接触复合损失已经是制约电池效率继续提升的主要因素。TOPCon因为其独特的结构,存在着吸除杂质的可能性,以及在其多晶硅层掺入一些元素可以改变其光学性能,因此,该结构可以用于电池的前表面并成为当前TOPCon结构的研究热点。针对这些方面,本文对TOPCon结构的吸杂效应和掺入C元素后的钝化及电学性能进行了研究。对于TOPCon结构的吸杂效应,首先采用溶液浸泡法在硅片中引入Fe杂质,采用硝酸氧化法制备超薄氧化硅,利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma-enhanced chemical vapor deposition,PECVD)在氧化硅层上沉积掺杂层,围绕着TOPCon结构的制备过程设置退火温度、保温时间、氧化硅厚度、多晶硅层厚度、多晶硅层掺杂浓度和硅片初始Fe浓度为变量,利用少子寿命仪测试并计算出Fe含量,表征各个参数对吸杂效应的影响;对于TOPCon结构的钝化性能,向TOPCon的P掺杂多晶硅层掺入了不同含量的C,改变了晶化温度和退火升温方式,采用少子寿命仪测试其钝化性能,利用四探针方阻测试仪测试钝化层的方阻,利用拉曼光谱仪分析钝化层的晶化率,利用电化学电容电压(Electrochemical capacitance-voltage profiler,ECV)法测试P的激活与扩散分布,利用半导体参数仪分析了掺C后接触电阻率的变化,综合讨论分析了C的掺入对钝化结构的钝化和电学性能的影响。主要结论如下:(1)退火温度和保温时间均促进了TOPCon结构的吸杂效应。退火温度从720℃升高到920℃时,残留Fe含量从2.2×1011 cm-3降低到8.4×109 cm-3;保温时间从10 min增加至180 min时,残留Fe含量从1×1011 cm-3降低到1.5×109 cm-3;氧化硅层和多晶硅层作用效果相反,氧化硅层抑制吸杂过程的进行,多晶硅层则是主要的吸杂区域,其厚度增加,吸杂效应增强;多晶硅层P浓度的增加增强了吸杂效果,主要原因是P浓度的增加提升了多晶硅层容纳Fe原子的能力,同时P的内扩散对氧化硅造成了一定程度的破坏,这些都会增强吸杂效果。(2)硅片初始Fe含量的不同也会对TOPCon吸杂效果造成差异,初始Fe含量越低,吸杂之后,硅片的钝化水平恢复得越好,少子寿命和iVoc也都会大幅度提升;Al2O3的氢化处理对吸杂效应和钝化性能的提升都有一定的促进作用。数据表明,TOPCon结构可以显着提升硅片的体寿命,同时实现优异的表面钝化。实际工业生产中硅片的杂质浓度是远低于1×10111 cm-3的,因此利用TOPCon结构优异的表面钝化和吸杂效应,使得较低质量的硅片也有机会制备较高性能的太阳能电池,这对电池的工业化应用意义重大。(3)钝化层掺入C以后,TOPCon结构可以承受更高的晶化退火温度,在880℃~940℃的温度区间内,掺C样品的iVoc均能稳定在735 mV左右;当CH4/SiH4大于1.5时,从600℃开始升温退火的样品也能达到从室温开始升温的钝化水平,iVoc均超过了735 mV,且此时P的扩散分布不受升温方式的影响;C的掺入以及升温方式对钝化层的晶化率没有影响,无论是否掺C,多晶硅层的晶化率均达到约70%。(4)C的掺入增加了钝化层的方阻,不利于载流子传输;升高退火温度可以激活更多的P原子,降低钝化层的方阻。C的掺入也提高了钝化层的接触电阻率,两者成正比例关系。
吴怡清[2](2020)在《基于表面钝化技术的硅漂移探测器漏电流研究》文中研究说明硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)作为一种高性能的X射线探测器在航天、核工业、医疗、安检等各个领域有着广泛而重要的应用。随着我国这些行业的蓬勃发展,对于硅漂移探测器的需求也越来越大,而国外对于该探测器的技术垄断大大限制了我国相关行业的发展,因此急需开展硅漂移探测器制备技术的自主研发。在硅漂移探测器的制备过程中,表面钝化作为非常关键的一步工艺,对器件的性能起着决定性的作用。表面钝化的好坏直接决定了器件表面漏电的大小,而表面漏电在探测器的总漏电中占据很大的一部分,因此通过良好的表面钝化来减小器件的表面漏电对于提高器件性能非常关键。本文主要针对器件制备过程中由于表面污染和损伤等引起的表面态造成器件表面漏电过大的问题,通过采用新型的表面钝化结构,对器件表面进行良好的钝化,尽量减小表面态密度,从而达到减小器件表面漏电流的目的,为制备高性能的硅漂移探测器打下坚实的基础。基于硅表面钝化理论,本文提出了两种新型钝化结构。主要工作有以下几个方面:(1)基于SiO2和Al2O3薄膜的优良钝化特性,提出了两种复合钝化膜结构,这两种结构均为SiO2/Al2O3/SiO2复合层,不同之处在于硅衬底表面处氧化硅的生长方式不同。一种是采用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)技术生长,另一种是通过热硝酸氧化(Nitric Acid Oxidation Of Silicon,NAOS)生长。实验中探究了不同的钝化结构以及工艺条件对少子寿命的影响及原因。发现复合介质层的钝化效果远高于单层介质膜,并且退火能明显改善表面钝化。最终得到了两种结构的最优生长条件。在光注入载流子浓度为5e15 cm-3的条件下,SiO2(PECVD)/Al2O3/SiO2介质膜钝化的硅衬底的最终少子寿命为1767 μs。而SiO2(NAOS)/Al2O3/SiO2介质膜钝化的硅衬底的最终少子寿命也达到了 5224 μs,这远远高于其他的钝化结构;(2)为了进一步研究器件工作原理及部分钝化效果对器件漏电流的影响,本文通过Sentaurus软件建立器件漏电结构模型,通过仿真探究了表面复合速率、衬底质量、硅衬底与钝化介质膜界面处的电荷对器件漏电流的影响;(3)将SiO2(NAOS)/Al2O3/SiO2复合钝化层应用到SDD的钝化结构中,测试发现常温下,器件的漏电流密度已经降到5nA/cm2,并且在后续实验中,通过给器件降温到零下40℃,我们成功探测到了Fe55放射源辐射的X射线,能量分辨率达到了 210 eV@5.9keV。
段晓雅[3](2019)在《基于硅纳米线阵列的晶硅光伏器件陷光增效技术研究》文中指出硅基太阳能电池可以直接将太阳光转换成电能,具有清洁、安全、高效等优点,在硅基太阳能电池中引入陷光结构能够有效提高光电转换效率,逐渐成为当前研究的热点。硅纳米线(Si NWs)作为一种陷光结构,具有特殊的纳米尺寸效应,能够增强光捕获,提高电池效率,在硅基太阳能电池的应用上展露出了巨大的优势。由于在纳米尺寸范围,形貌的改变会对电池效率造成一定的影响,因此本文通过金属辅助化学刻蚀(MACE)法制备了不同形貌的Si NWs微纳阵列结构,并制备了基于不同形貌的Si NWs微纳阵列晶硅太阳能电池,系统地研究了Si NWs形貌调控方法及不同形貌Si NWs对晶硅太阳能电池性能的影响。本文研究工作内容如下:首先利用MACE方法制备了大面积Si NWs微纳阵列结构。通过改变氢氟酸/双氧水混合溶液的刻蚀时间调控Si NWs长度,通过改变紫外-臭氧(UV-Ozone)预处理时间和5%氢氟酸处理时间调控Si NWs填充率。其次通过n型掺杂扩散、表面钝化、丝网印刷电极等工艺制备了晶硅太阳能电池,研究了Si3N4钝化层和SiO2钝化层对晶硅太阳能电池性能的影响,实验结果表明以Si3N4作为钝化层的晶硅太阳能电池性能较优。最后,系统地研究了Si NWs长度和填充率对基于Si NWs晶硅太阳能电池光电转换效率的影响。随着Si NWs长度的增加,其反射率逐渐降低,在3000 nm时平均反射率低至1.49%。基于不同长度Si NWs的晶硅太阳能电池光电转换效率随Si NWs长度增加而变大,在Si NWs长度为3000 nm时效率达最高。随着Si NWs填充率的增加,其反射率呈先增大后减小的趋势,当Si NWs填充率为49.71%时晶硅太阳能电池的光电转换效率最高。Si NWs微纳阵列的减反效果明显优于传统的硅金字塔阵列,基于Si NWs微纳阵列的晶硅太阳能电池各项特征参数均高于基于传统硅金字塔阵列的晶硅太阳能电池。
高明[4](2019)在《量子选择型硅基异质结光伏器件的制备和输运特性的研究》文中进行了进一步梳理量子选择型硅基异质结光伏器件一般由晶硅、钝化隧穿层、载流子选择层组成,具有负温度系数低、寄生吸收少、理论转换效率高等优点,已引起光伏研究者的广泛关注。本文根据半导体器件物理、硅太阳能电池基本原理及技术,对ITO/SiOx(In)/n-Si、MoOx/SiOx(Mo)/n-Si和MoOx/a-Si:H(i)/n-Si三种光伏器件的可控制备、能带匹配和量子输运机制等展开研究,重点探究了新型多功能材料的引入对改善界面钝化效果、增强空穴隧穿几率、提高器件光伏性能的作用。同时,对MoOx/a-Si:H(i)/n-Si结构光伏器件进行了性能失效机理分析,揭示了“S”型输出曲线的形成原因。本论文主要研究成果如下:(1)采用射频磁控溅射方法在n-Si衬底表面直接沉积ITO薄膜,制备了ITO/SiOx(In)/n-Si异质结光伏器件,该简单结构器件的光电转换效率达12.2%,开路电压540 mV,短路电流30.5 mA/cm2,填充因子74.2%。通过对ITO薄膜光电特性、器件光伏特性及界面区微结构表征分析,并结合非晶SiOx(In)材料第一性原理计算结果,发现:器件内建电势本质上来源于ITO薄膜和n-Si衬底之间的功函数差,较大的功函数差诱导出n-Si表面上亚微米区p型反型层,可形成类p-n结的等效内建电场;ITO/n-Si界面区自然形成了含有In元素的超薄非晶SiOx层(1.2-1.7 nm),不仅可以有效钝化n-Si表面;而且光生空穴经由直接隧穿和缺陷辅助隧穿机制输运通过SiOx(In)层;In的掺杂在a-SiO2禁带中引入一条新能级GSII,降低了势垒高度,有助于量子输运;In的掺杂还引入了一条浅受主能级,有利于与n-Si形成空穴选择性接触。这些结果有助于加深对ITO/SiOx(In)/n-Si异质结光伏器件基本原理的理解,并为改善该类器件的性能提供了理论与实验依据。(2)为了实现空穴、电子选择性钝化接触,我们成功制备了MoOx/SiOx(Mo)/n-Si/SiOx/poly-Si(n+)异质结光伏器件。该器件的最高光电转换效率达16.7%,开路电压600 mV,短路电流38.2 mA/cm2,填充因子72.9%。利用微结构表征技术及第一性原理计算方法,研究了SiOx(Mo)夹层对该器件内建电场及量子输运的影响。结果表明:在n-Si无预先氧化的情况下,MoOx/n-Si界面区自然形成了非晶SiOx(Mo)三元杂化层(3.5-4.0 nm);MoOx薄膜与n-Si衬底之间的高功函数差诱导n-Si表面形成p型反型层,产生内建电场;SiOx(Mo)界面层中的Mo掺杂在带隙中引入两条半满能级和三条未占据能级,分别起到空穴的缺陷辅助隧穿和直接隧穿的作用;隧穿-复合模型可以很好的描述器件中光生空穴的输运过程;该器件具有良好的稳定性,且工艺流程简单,预示着MoOx/SiOx(Mo)/n-Si异质结光伏器件具有潜在的应用价值。(3)基于MoOx薄膜功函数测量、MoOx/a-Si:H(i)界面化学成分表征和AFORS-HET软件模拟,对MoOx/a-Si:H(i)/n-Si异质结光伏器件性能进行了失效分析。结果表明:在MoOx薄膜沉积过程中,MoOx/a-Si:H(i)界面区自然形成的SiOx夹层阻碍了载流子的传输;随着MoOx薄膜沉积速率的增加,一方面MoOx薄膜功函数的降低导致其空穴提取能力变弱;另一方面SiOx层中O/Si比率提高,价带偏移量(ΔEv)增大,进而导致a-Si:H(i)/n-Si界面势垒阻碍空穴通过热发射机制进行输运;同时,SiOx层变厚(>4 nm),导致空穴的隧穿几率降低。我们对MoOx/a-Si:H(i)/n-Si器件“S”型J-V曲线的研究结论,为进一步优化该器件性能提供了新思路。
赵磊[5](2019)在《P型多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的研究》文中进行了进一步梳理得益于多晶硅PERC高效太阳电池与常规太阳电池产线良好的兼容性、低成本、提效较为明显等诸多优势,多晶硅PERC太阳电池近年来发展迅速。随着生产技术的优化升级,工业化量产的多晶硅PERC太阳电池转换效率与实验室转换效率的差距不断缩小,提效难度越来越大,然而另一方面多晶硅PERC太阳电池光衰幅度较大的问题一直没有得到很好的解决,其衰减率甚至超过5%,并且衰减速度随着辐照强度的增大、温度的升高而加快,多晶硅PERC太阳电池光照后的大幅度衰减导致发电量减少,给光伏发电使用客户带来巨大损失,不利于光伏行业的发展。本文分别对多晶硅PERC太阳电池的背钝化工艺以及不同的烧结条件和注入退火条件对多晶硅PERC电池光致衰减效应影响进行系统的研究,为多晶硅PERC电池的生产工艺和光衰抑制提供了参考。本文首先采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)沉积Al2O3/SiNx叠层钝化膜。通过改变沉积钝化膜的相关工艺参数系统研究了Al2O3膜厚、SiNx膜厚和SiNx折射率对晶硅表面钝化性能的影响,得出了Al2O3/SiNx叠层钝化膜的最佳工艺条件,结果表明叠层背钝化膜中当Al2O3膜厚为10.8 nm、SiNx膜厚为120 nm,SiNx折射率2.2时,多晶硅PERC电池背钝化效果最好,性能最优;同时对不同钝化膜条件的多晶硅PERC电池进行了光衰处理,结果表明改变背钝化膜条件基本不会影响多晶硅PERC电池的光衰幅度。其次通过调节链式烧结炉的工艺参数改变多晶硅PERC太阳电池的烧结条件,研究了烧结带速、烧结峰值温度和烧结曲线对多晶硅PERC太阳电池光衰效应的影响,结果表明除烧结带速外,烧结峰值温度和烧结曲线均对多晶硅PERC电池的光衰效应影响较大,一定条件下,光衰幅度随着烧结峰值温度的升高不断增大,随着烧结曲线中峰值温度位置的前移而不断减小,采用优化后的烧结曲线制备的多晶硅PERC电池45 h光衰处理后转换效率衰减幅度仅为2.30%,为多晶硅PERC电池的抗光衰研究提供了新的思路。最后本文通过改变光辐照退火炉工艺参数对辐照注入退火抑制多晶硅PERC电池光衰效应的工艺进行探讨,研究了光辐照退火时间、光辐照退火温度和光辐照退火光照强度对多晶硅PERC电池抗光衰效果的影响,找到了最佳的辐照注入退火条件;另外本文还对多晶硅PERC电池进行电注入退火处理,通过与未做任何处理的对比组对比发现,电注入退火处理也具有较为优异的抗光衰效果。
何坚[6](2018)在《高效晶体硅-有机物异质结太阳电池光电性能研究》文中进行了进一步梳理尽管晶体硅太阳电池通过结合异质结与交叉背接触结构已将最高效率突破至26.6%,由于高掺杂非晶硅层存在固有的寄生吸收/俄歇复合,以及制备p+和n+异质结接触需要复杂的制备工艺,这一结构电池依旧存在较为严重的光电损失以及技术限制。这些问题的存在促使人们寻求替代性的新型功能材料以及简化的沉积技术。以n型晶体硅(n-Si)作为光吸收层,导电聚合物(聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐,PEDOT:PSS)作为空穴选择性传输层,构建的载流子选择性非掺杂晶体硅-有机异质结太阳电池,以其制备工艺简单、制备成本低等优点,成为备受关注的新型光伏技术。然而现阶段其光电转换效率依旧较低,无法与主流晶体硅太阳电池相媲美。本论文围绕高效n-Si/PEDOT:PSS异质结太阳电池的设计与制备,重点讨论n-Si/PEDOT:PSS异质结界面及器件制备前/后处理对太阳电池光电性能的影响,主要研究内容及结果如下:1.硅表面化学预处理提高n-Si/PEDOT:PSS异质结太阳电池光电性能。通过对硅表面四甲基氢氧化铵溶液预处理,降低硅表面缺陷,调控异质结界面氧化层厚度,从而抑制界面载流子的复合。同时在PEDOT:PSS薄膜表面沉积一层高功函的碘化亚铜薄膜诱导调控PEDOT:PSS薄膜功函数,达到增强异质结界面反型的效果。结合这两种处理,在不使用背钝化的前提下可以将异质结电池的开路电压提升到0.660 V,填充因子提升到78.1%,最终器件光电转换效率提升至14.3%。2.硅表面微纳米结构调控改善n-Si/PEDOT:PSS异质结界面接触性能。通过金属辅助化学刻蚀方法对硅表面随机纳米结构/周期性纳米柱结构进行化学重构,在20μm硅衬底上分别制备低表面积的分层碗状纳米孔结构以及纳米锥-纳米柱阵列结构,在全波长范围内增加薄膜硅衬底的光吸收性能,并改善其与PEDOT:PSS薄膜的接触性能。最终制备的n-Si/PEDOT:PSS异质结太阳电池光电转换效率分别为13.6%和12.2%。3.硅/铝界面修饰提高n-Si/PEDOT:PSS异质结太阳电池光电性能。通过在n-Si/Al界面引入窄带隙共轭聚合物电解质(PTB7-NBr)作为电子选择性传输层构建载流子选择性非掺杂n-Si/PEDOT:PSS异质结太阳电池。得益于溴离子掺杂的PTB7-NBr层优异的电子传输性能以及其对Al电极良好的功函数修饰,n-Si/Al界面的接触电阻可降低至6.7±0.8 mΩcm2。结合正面纳米结构的陷光效果,最终获得的电池器件光电转换效率超过15.0%。4.设计并制备n-Si/PEDOT:PSS界面全接触的异质结太阳电池。通过对随机正金字塔制绒的n-Si/PEDOT:PSS表面进行后处理,实现了PEDOT:PSS薄膜在制绒硅表面的全包覆接触。结合背面本征/掺杂非晶硅层提供的优异钝化性能及电子传输性能,最终获得的异质结太阳电池光电转换效率超过16.2%。此外,这一后处理工艺可以有效保护PEDOT:PSS薄膜和底部界面氧化物免受环境中水汽的影响,有利于改善器件稳定性。该研究为硅-有机异质结太阳电池的稳定性及效率提升提供了有效途径。
李平[7](2017)在《黑硅太阳电池及铝扩散发射极背结背接触太阳电池的研究》文中研究指明为了使太阳电池能在未来取代传统能源成为主要能源,太阳电池的成本必须进一步降低。降低太阳电池成本最完美的解决方案是在不提高电池制造成本的基础上提高太阳电池的效率。黑硅太阳电池和背结背接触(IBC)太阳电池可以有效降低太阳电池的光学损失从而提高太阳电池的效率,其中黑硅太阳电池是通过降低电池表面反射率减小光学损失的,IBC太阳电池则是通过将电池栅线设计到电池背面减小金属遮挡来减小光学损失的。但是,黑硅太阳电池有着严重的复合问题,电池效率依然低于传统结构电池,还需要对其进行进一步研究;而IBC太阳电池一般采用光刻、硼扩散等高成本工艺制备,制备工艺复杂、成本较高,很难被大规模商用,通过低成本技术实现IBC太阳电池的制备有着重要意义。基于此,本文基于传统太阳电池产线制备了高效率P型黑硅太阳电池,采用低成本全丝网印刷技术制备了 n型IBC太阳电池器件原形,并系统研究了这两种电池相关的科学问题。本论文分为七章,其中第三章到第六章为我们的主要工作,最后第七章给出全文的总结与展望。第一章绪论部分简要介绍了本论文的研究背景,阐述了高效率硅基太阳电池目前的发展状况。在第二章,简单介绍了本文研究工作当中所涉及到的理论基础知识以及测试分析手段。第三章,利用金属辅助化学刻蚀(MACE)法,在工业标准156×156mm2尺寸硅片上制备了大面积均匀的纳米孔阵列,并研究了其形成机制。分析了制备过程中银沉积时间、氧化剂浓度以及腐蚀时间对黑硅结构以及黑硅减反射特性的影响。第四章,以MACE法制备的纳米孔阵列作为前表面减反射结构,制备了黑硅太阳电池,重点在于对所制备黑硅电池复合机制的分析以及工艺优化。实验结果表明黑硅太阳电池的复合增加主要是由两方面原因引起的:第一是表面积增加所带来的表面复合增大;二是表面形貌导致的表面掺杂浓度增高引起了俄歇复合增大。为了降低黑硅结构的表面复合,提出了在扩散前后分别使用不同溶度的KOH溶液对黑硅的表面形貌以及发射极扩散浓度进行优化,并且在优化的纳米结构上制备SiO2/SiNx叠层钝化膜来进一步降低表面复合。优化后的黑硅电池的效率提高到了 18.5%,与原始黑硅电池相比,提高了 3.7%。优化后黑硅电池的开路电压、短路电流密度以及填充因子分别达到了 640mV、37.02mA/cm2和78.04%,与原始黑硅电池相比,开路电压提高了 34mV,短路电流密度提高了 3.65mA/cm2,填充因子也提高了 4.75%。第五章,将MACE制备纳米孔阵列与微米结构金字塔相结合,制备了微/纳多尺寸织构黑硅太阳电池。在微米金字塔结构上制备纳米尺寸结构形成微/纳多尺寸表面织构可以同时提供入射光反射和衍射,有效降低硅片表面反射率。提出了利用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液对电池发射极进行修饰,通过减小硅片表面附近的掺杂浓度,电池表面附近的载流子复合得到了有效的降低。利用TMAH溶液修饰30s后的黑硅电池效率达到了 19.03%。这个效率较普通的黑硅电池效率有了可观的提高,比同时制备的传统金字塔制绒的电池高出0.18%。第六章,对IBC太阳电池进行了系统的研究,主要工作包括采用低成本工业化技术制备IBC太阳电池,结合PC1D、TCAD以及Quokka等仿真工具对所制备IBC太阳电池进行分析研究。本文通过印刷铝浆料烧结直接制备Al-p+发射极,实验发现直接烧结形成的Al-p+发射极存在漏电问题,漏电位置包括Al-p+层厚度较薄位置以及边缘铝直接与n基底接触位置,结合实验和TCAD仿真工具,提出在发射极制备后引入Al-p+发射极修饰过程,成功解决了电池发射极漏电问题,提高了电池的效率;本文通过印刷含磷硅墨高温处理制备n+高掺杂背表面场(BSF),通过控制高温过程时间来控制所形成n+区的方阻,以保证制备的n+BSF与Ag电极形成欧姆接触;本文以上述两种技术为基础,采用全丝网印刷技术代替光刻掩膜和激光刻蚀技术,制备完成IBC电池原形器件最高效率达到了 18.14%。本文还结合理论和实验,建立了 IBC太阳电池的二维三维模型,并基于此对IBC太阳电池的前表面场(FSF)、BSF以及发射极进行系统的研究。其中对FSF研究结果表明FSF主要有两个作用:首先是对前表面的钝化作用,前表面掺杂形成少子电化学势能差,阻挡少子向高复合率表面移动,有效降低电池前表面复合;其次是多子横向传输作用,前表面掺杂可以减小多子横向传输的电阻损失。在第七章给出了本文的结论与展望。
张雪妮[8](2017)在《单晶硅太阳能电池钝化接触工艺的研究》文中认为
何静[9](2018)在《晶体硅表面液相沉积二氧化硅薄膜及其光伏性能研究》文中研究指明目前,由于相对较高的光电转化效率和相对较成熟的制造技术,晶硅太阳能电池占据光伏市场的主导位置。但是硅的折射率超过40%,照射到硅表面的大部分光被反射掉了,导致太阳光不能被很好的吸收而降低太阳能电池的光电转化效率。因此,降低硅片表面的光反射对于提高晶体硅太阳能电池的光电转化效率是非常重要的。本文设计利用液相沉积的方法在多晶硅表面沉积SiO2减反射膜来降低其表面对太阳光的反射,通过增加进入电池内部的光通量来提高多晶硅电池的光电转化效率。研究了液相沉积SiO2薄膜的减反射性能及钝化性能,优化薄膜沉沉积条件,创建了提高多晶硅电池效率的途径,取得的主要成果如下:(1)优选出氟硅酸沉积体系,研究氟硅酸浓度对薄膜沉积速率、薄膜表面结构均匀性、薄膜厚度及减反射性能的影响,建立了可控的液相沉积SiO2薄膜的定量方法。(2)研究了多晶硅片表面沉积二氧化硅薄膜的减反射特性。明确表明液相沉积二氧化硅薄膜在可见光区具有很好减反射性能。(3)研究优化硼酸液相沉积反应促反应剂及其临界促进特性。研究多晶硅表面硼酸促进沉积特性及其增加氟硅酸水解速度行为,提高并控制二氧化硅薄膜沉积速率,成功制备30nm以下SiO2薄膜。研究了氟硅酸临界浓度,建立了硼酸浓度和SiO2薄膜沉积速率定量关系,建立了以硼酸浓度调控薄膜沉积速率方法。(4)研究液相沉积SiO2薄膜结构及性能的表征方法。采用X射线衍射、X射线光电子能谱、EDS能谱、拉曼光谱和红外光谱等方法对薄膜性能进行研究,研究表明,所沉积二氧化硅薄膜具有很高的化学稳定性和在800?C高温条件下保持其化学性质稳定的性能。对薄膜的折射率、反射率和少数载流子寿命等性能进行表征表明,所制备的SiO2薄膜具有良好的减反射性能和表面钝化性能。(5)创制出液相沉积SiO2薄膜及SiN/SiO2双层膜的多晶硅太阳能电池减反射膜体系。制备了分别利用液相沉积SiO2薄膜和SiN/SiO2双层膜作为减反射膜的多晶硅电池,研究发现,利用SiN/SiO2双层膜作为减反射膜的多晶电池效率最高可达16.67%,并且平均电池效率均在15%上。总之,所制备二氧化硅薄膜具有良好的减反射性能与钝化性能,而利用SiN/SiO2双层膜作为减反射膜的多晶硅太阳能电池性能良好,具有较高的稳定性与实用性。
鲁贵林[10](2017)在《N型高效晶体硅太阳电池关键技术研究》文中指出随着社会的发展,人类对能源的需求与日俱增。传统的化石能源日益枯竭,同时过度和不当开发还会造成环境问题。大力发展可再生能源是解决能源危机,实现人类可持续发展的有力保障之一。近十年来,太阳能光伏发电因其技术成熟及各国政府补贴政策导向等原因,成为发展最快的新能源产业之一。组成太阳能光伏发电的重要组成器件-晶体硅太阳电池,则是光伏电池市场的主导性产品。当前,市场上晶体硅太阳电池大多以p型的单、多晶常规铝背表面场电池为主,因为制备工艺相对简单、成本低廉。但是由于p型硅材料的光致衰减问题一直没有得到根本解决、其电池的光电转换效率也难于做到22%以上等,这些都必将成为其进一步发展的障碍。而与p型硅相对的n型硅材料,由于高的少子寿命和对一般金属(如铁等)有较高的容忍性,成为高效晶体硅太阳电池的必选材料。近年来,n型高效晶硅太阳电池受到了业界极大地关注。HIT(Hetero-junction with Instrinsic Thin-layer)电池、IBC(Interdigitated Back Contact)电池均是量产效率在22%以上高效晶硅太阳电池。但是,相对于常规的p型单、多晶电池来说,其制备工艺比较复杂、成本也比较高昂,一直难以推广。本文集中研究了几种n型高效低成本晶体硅太阳电池技术,包括制备方法、光电性能分析以及论述了其大规模产业化的可行性等。本论文工作主要包括以下几部分:首先,我们提出了用薄层(5 nm)Al2O3及(75 nm)SiNx:H的复合膜层钝化B掺杂p+发射极表面的方法。带有大量负电荷的Al2O3主要起场效应钝化的作用,而化学钝化则主要由SiNx:H覆盖层提供。我们通过BBr3传统热扩散形成p+前发射极及P离子注入形成n+背表面场(这种方法能够简单且稳定地实现前、背表面掺杂,而非传统复杂的双面扩散或者共扩散技术),再利用丝网印刷技术形成金属化接触,最终获得了光电转换效率为20.89%(开路电压Voc=0.652 V,短路电流密度Jsc=40.44mA/cm2,填充因子FF=79.25%)的大面积(238.95 cm2)n型双面晶硅太阳电池。我们使用共烧结技术将不同的金属化浆料与前表面p+发射极和n+背表面场同时形成金属化接触,由于是薄层Al2O3,则没有必要采取对前表面钝化减反射膜进行激光或腐蚀浆料开膜的工艺。通过PC1D软件模拟,采用轻掺杂且方块电阻为100-110Ω/□的发射极时,我们进一步得到21.3%以上转换效率的n型双面晶硅太阳电池。这里的薄层Al2O3和SiNx:H的复合膜层结构,以及在n-Pasha电池结构基础上简化的工艺流程,不仅能够有效钝化p+发射极,而且也能够与当前的工业化工艺完全兼容。其次,我们运用了选择性发射极(SE,Selective Emitter)技术和隧道氧化钝化接触(TOPCon,Tunnel Oxide Passivated Contact)技术来进一步提高该类n型晶硅太阳电池的转换效率。我们用BBr3热扩散在硅片前表面形成BSG,然后用激光扫描的方式对硅片前表面进行局域掺杂,掺杂区域与后续丝网印刷图形相对应。而背表面则在去掉前面BBr3扩散后的BSG后进行抛光处理,这样保证了超薄氧化层(SiO21.5 nm)的有效生长。考虑到该氧化层的致密性要求,超薄SiO2可采取HNO3氧化法和高温热氧化法。在背表面生成超薄SiO2后,沉积适当厚度掺P的多晶硅(poly-Si),之后的高温退火(考虑了三温度两时间:890,910,930℃和10,20 min)激活使poly-Si转变成非晶硅,这样就形成了背面的TOPCon结构。该TOPCon结构不仅能够钝化硅片表面,还能有选择性地吸收载流子(电子能通过,空穴却不能)。最终,我们将两种工艺整合在n-PERT(Passivated Emitter,Rear Totally-diffused)双面晶硅太阳电池中,通过双面的钝化减反射膜的沉积及丝网印刷和高温烧结,获得了21.16%的转换效率和较好的电性能参数(开路电压Voc=0.665 V,短路电流密度Jsc=40.40 mA/cm2,填充因子FF=78.75%)。最后,我们使用了一种简化的方法形成和整合背结背接触(BJBC,Back-Junction Back-Contact)硅太阳电池的三种不同的掺杂区域,即基于一步高温处理(也称为共扩散)形成n+前表面场和p+发射极,及在激光图形化后用P离子注入和退火氧化形成n+背表面场,而且n+背表面场和p+发射极相互毗邻的区域之间存在高度差(即没有必要实施gap工艺)。同时,我们还比较了在不同的推结时间(1.5,2.0和2.5 h)和30分钟退火温度(870,900,930,960和990 oC),获得了BJBC硅太阳电池前驱体的平均Implied Voc为0.695 V。我们使用了传统的SiNx:H减反射膜钝化前、背表面及丝网印刷和共烧结技术使不同的金属化浆料同时与硅基底形成金属化接触。转换效率最高的一片BJBC晶硅太阳电池的转换效率经SERIS证实为22.20%(Voc=0.660 V,Jsc=42.82 mA/cm2及FF=78.56%)。最后,我们使用同样的工业化工艺过程获得了大面积(6×6 cm2)BJBC晶硅太阳电池自测21.43%的转化效率。该简化的电池结构在低成本制造BJBC晶硅太阳电池工业化中有着几大优势,能够与现有生产线的设备和工艺兼容。
二、热氧化法钝化硅片的少数载流子寿命(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、热氧化法钝化硅片的少数载流子寿命(论文提纲范文)
(1)隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)结构的钝化和吸杂效应研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 晶体硅太阳电池的表面钝化技术 |
1.2.1 晶体硅的表面态及表面钝化 |
1.2.2 表面钝化技术的简介 |
1.2.3 隧穿氧化硅钝化接触的介绍 |
1.2.4 隧穿氧化硅钝化接触的发展趋势 |
1.3 晶体硅太阳电池中的吸杂技术 |
1.3.1 硅中的杂质及危害 |
1.3.2 吸杂的分类及原理 |
1.3.3 用于晶体硅电池的吸杂技术 |
1.3.4 晶体硅中吸杂技术的发展趋势 |
1.4 选题依据及研究内容 |
1.4.1 选题依据 |
1.4.2 研究内容 |
第二章 实验材料、设备和样品表征方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 样品制备和测试表征方法 |
2.2.1 非晶硅薄膜沉积设备 |
2.2.2 少子寿命测试仪 |
2.2.3 椭圆偏振光谱仪 |
2.2.4 电化学电容-电压法测试 |
2.2.5 拉曼光谱仪 |
2.2.6 电学性能分析仪 |
第三章 隧穿氧化硅钝化接触的吸杂效应研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验内容 |
3.2.1 硅片的清洗 |
3.2.2 扩铁样品的制备 |
3.2.3 硝酸氧化法制备氧化硅 |
3.2.4 掺杂多晶硅层的制备 |
3.2.5 Fe含量的计算 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 退火温度和保温时间对吸杂的影响 |
3.3.2 氧化硅层和多晶硅层厚度对吸杂的影响 |
3.3.3 磷掺杂浓度对吸杂效果的影响 |
3.3.4 初始Fe含量对吸杂的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 隧穿氧化硅钝化接触的钝化性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验内容 |
4.2.1 掺C样品的制备 |
4.2.2 晶化退火 |
4.2.3 性能测试与表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 退火条件对钝化性能的影响 |
4.3.2 钝化层的晶化率 |
4.3.3 ECV分析磷的扩散分布 |
4.3.5 掺碳对接触电阻率的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文 |
(2)基于表面钝化技术的硅漂移探测器漏电流研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 硅漂移探测器 |
1.3 国内外发展现状 |
1.4 研究的意义 |
1.5 论文的内容及安排 |
第二章 探测器漏电流及硅表面钝化机制的研究 |
2.1 探测器的漏电流机制研究 |
2.2 硅衬底少子寿命的分析与测试 |
2.3 半导体载流子的产生复合机制与复合类型研究 |
2.3.1 产生复合机制分析 |
2.3.2 载流子复合类型分析 |
2.4 硅表面钝化机制研究 |
2.4.1 采用氧化硅薄膜钝化硅表面的机理分析 |
2.4.2 采用氧化铝薄膜钝化硅表面的机理分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 复合钝化层对硅衬底表面的钝化研究 |
3.1 引言 |
3.2 SiO_2(PECVD)/Al_2O_3/SiO_2的钝化效果分析 |
3.2.1 实验内容介绍 |
3.2.2 钝化结果与分析 |
3.3 SiO_2(NAOS)/Al_2O_3/SiO_2的钝化效果分析 |
3.3.1 实验内容介绍 |
3.3.2 钝化结果与分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 复合钝化层在SDD中的应用与建模分析 |
4.1 引言 |
4.2 SDD的建模与仿真分析 |
4.3 SiO_2(NAOS)/Al_2O_3/SiO_2在SDD中的应用研究 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录A (攻读学位期间发表的论文) |
(3)基于硅纳米线阵列的晶硅光伏器件陷光增效技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 硅纳米线结构的性质 |
1.2.1 硅纳米线的光学性能 |
1.2.2 硅纳米线的电学性能 |
1.3 基于硅纳米线的光伏器件研究进展 |
1.4 本论文的研究目的和意义 |
1.5 本论文的主要研究内容 |
第2章 实验材料及方法 |
2.1 实验试剂 |
2.2 实验仪器 |
2.3 表征方法 |
2.3.1 扫描电子显微镜 |
2.3.2 太阳电池电流-电压特性曲线测试系统 |
2.3.3 四探针方块电阻测试仪 |
2.3.4 紫外可见吸收光谱仪 |
2.4 本章小结 |
第3章 硅纳米线微纳阵列的制备及表征分析 |
3.1 前言 |
3.2 硅纳米线的制备方法 |
3.3 硅纳米线微纳阵列的制备及表征分析 |
3.3.1 硅纳米线微纳阵列的制备 |
3.3.2 不同长度的硅纳米线微纳阵列表征与分析 |
3.3.3 UV/Ozone预处理的硅纳米线微纳阵列表征与分析 |
3.3.4 5 %氢氟酸处理的硅纳米线微纳阵列表征与分析 |
3.4 硅金字塔阵列的制备及表征分析 |
3.4.1 硅金字塔阵列的制备 |
3.4.2 硅金字塔阵列的表征与分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于硅纳米线微纳阵列的晶硅太阳能电池制备及性能研究 |
4.1 前言 |
4.2 晶硅太阳能电池光伏器件的制备 |
4.2.1 晶硅太阳能电池的制备 |
4.2.2 晶硅太阳能电池钝化层的表征与分析 |
4.3 基于硅纳米线微纳阵列的晶硅太阳能电池性能表征与分析 |
4.3.1 硅纳米线长度对晶硅太阳能电池性能影响的表征与分析 |
4.3.2 硅纳米线填充率对晶硅太阳能电池性能影响的表征与分析 |
4.3.3 陷光结构对晶硅太阳能电池性能影响的表征与分析 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(4)量子选择型硅基异质结光伏器件的制备和输运特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题研究的目的和意义 |
1.3 国内外研究概况 |
1.3.1 基于空穴选择ITO薄膜的硅基异质结光伏器件研究概况 |
1.3.2 基于空穴选择TMO薄膜的硅基异质结光伏器件研究概况 |
1.3.3 现有研究中存在的问题 |
1.4 课题的主要研究内容和方法 |
本章参考文献 |
第二章 光伏材料与器件的制备及表征技术 |
2.1 化学试剂和材料 |
2.2 制备设备 |
2.2.1 磁控溅射仪 |
2.2.2 真空蒸发镀膜仪 |
2.2.3 快速热处理设备 |
2.3 表征技术 |
2.3.1 本实验室的表征设备 |
2.3.2 本校分析测试中心的表征设备 |
本章参考文献 |
第三章 ITO/SiO_x(In)/n-Si异质结光伏器件的可控制备与输运特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验与计算方法 |
3.2.1 ITO薄膜的制备和表征 |
3.2.2 ITO/SiO_x(In)/n-Si异质结光伏器件的制备和表征 |
3.2.3 In掺杂a-SiO_2薄层的构型和电子结构计算 |
3.3 ITO/SiO_x(In)/n-Si异质结光伏器件的结构和运行特征 |
3.3.1 沉积温度对ITO薄膜性质的影响 |
3.3.2 ITO薄膜沉积温度对ITO/SiO_x(In)/n-Si器件性能的影响 |
3.3.3 ITO/SiO_x(In)/n-Si异质结光伏器件的运行特征 |
3.4 a-SiO_x(In)界面层对ITO/n-Si器件量子输运的影响 |
3.4.1 a-SiO_x(In)界面层的物相及化学成分 |
3.4.2 a-SiO_x(In)界面层对ITO/n-Si器件量子输运的影响 |
3.5 本章小结 |
本章参考文献 |
第四章 MoO_x/SiO_x(Mo)/n-Si异质结光伏器件的可控制备与输运特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验与计算方法 |
4.2.1 MoO_x/SiO_x(Mo)/n-Si异质结光伏器件的制备和表征 |
4.2.2 Mo掺杂a-SiO_2薄层的构型和电子结构计算 |
4.3 MoO_x/SiO_x(Mo)/n-Si异质结光伏器件的性能优化 |
4.3.1 MoO_x薄膜厚度对MoO_x/SiO_x(Mo)/n-Si器件性能的影响 |
4.3.2 TOPCon背场结构对MoO_x/SiO_x(Mo)/n-Si器件性能的影响 |
4.3.3 n-Si前表面正金字塔对MoO_x/SiO_x(Mo)/n-Si器件性能的影响 |
4.4 a-SiO_x(Mo)界面层对MoO_x/n-Si器件量子输运的影响 |
4.4.1 a-SiO_x(Mo)界面层的物相及化学成分 |
4.4.2 a-SiO_x(Mo)界面层对MoO_x/n-Si器件内建电场的影响 |
4.4.3 a-SiO_x(Mo)界面层对MoO_x/n-Si器件量子输运的影响 |
4.5 本章小结 |
本章参考文献 |
第五章 MoO_x/a-Si: H(i)/n-Si异质结光伏器件性能的失效分析 |
5.1 引言 |
5.2 实验与模拟方法 |
5.2.1 MoO_x/a-Si: H(i)/n-Si异质结光伏器件的制备和表征 |
5.2.2 AFORS-HET软件模拟MoO_x/a-Si: H(i)/n-Si器件性能 |
5.3 沉积条件对MoO_x薄膜和MoO_x/a-Si: H(i)/n-Si器件的影响 |
5.3.1 沉积速率对MoO_x薄膜性质的影响 |
5.3.2 MoO_x薄膜沉积速率对MoO_x/a-Si: H(i)/n-Si器件性能的影响 |
5.4 MoO_x/a-Si: H(i)/n-Si异质结光伏器件性能的失效分析 |
5.4.1 MoO_x薄膜功函数对器件性能的影响 |
5.4.2 a-Si: H(i)/n-Si界面价带偏移对器件性能的影响 |
5.5 本章小结 |
本章参考文献 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
作者在攻读博士学位期间公开发表的论文 |
作者在攻读博士学位期间获奖情况 |
作者在攻读博士学位期间所参与的项目 |
致谢 |
(5)P型多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 太阳电池的研究背景及意义 |
1.2 晶硅太阳电池简介 |
1.2.1 太阳电池发展历史 |
1.2.2 晶硅太阳电池工作原理介绍 |
1.2.3 常规多晶硅太阳电池 |
1.2.4 多晶硅PERC高效太阳电池 |
1.2.5 多晶硅PERC高效太阳电池制备流程 |
1.3 晶硅太阳电池钝化研究现状 |
1.4 晶硅太阳电池光致衰减研究现状 |
1.5 晶硅太阳电池光致衰减抑制方法研究进展 |
1.6 本课题研究内容及目标 |
1.6.1 本课题研究内容 |
1.6.2 本课题研究目标 |
第二章 实验设备及性能表征技术 |
2.1 主要实验设备 |
2.1.1 太阳能电池生产线 |
2.1.2 MAiA背钝化设备 |
2.1.3 链式烧结炉 |
2.1.4 光辐照退火炉 |
2.1.5 电注入退火设备 |
2.1.6 预衰减实验箱 |
2.2 主要实验原料 |
2.3 性能表征 |
2.3.1 四探针方阻测试仪 |
2.3.2 激光椭偏仪 |
2.3.3 量子效率测试仪 |
2.3.4 EL缺陷检测仪 |
2.3.5 少子寿命测试仪 |
2.3.6 电池性能测试仪 |
2.3.7 炉温曲线测试仪 |
第三章 Al_2O_3/SiN_x叠层钝化膜制备工艺对多晶硅PERC太阳电池性能影响研究 |
3.1 引言 |
3.2 样品制备方法 |
3.3 Al_2O_3 膜厚对多晶硅PERC太阳电池性能的影响 |
3.3.1 TMA流量与Al_2O_3 膜厚的关系 |
3.3.2 寿命片钝化性能的研究与分析 |
3.3.3 PERC太阳电池电性能的研究与分析 |
3.3.4 Al_2O_3 膜厚对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
3.4 SiNx膜厚对多晶硅PERC太阳电池性能的影响 |
3.4.1 SiN_x工艺腔传送舟带速与SiN_x膜厚的关系 |
3.4.2 寿命片钝化性能的研究与分析 |
3.4.3 PERC太阳电池电性能的研究与分析 |
3.4.4 SiNx膜厚对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
3.5 SiNx折射率对多晶硅PERC太阳电池性能的影响 |
3.5.1 寿命片钝化性能的研究与分析 |
3.5.2 PERC太阳电池电性能的研究与分析 |
3.5.3 SiN_x折射率对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
3.6 本章小结 |
第四章 烧结工艺对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应影响研究 |
4.1 引言 |
4.2 样品制备方法 |
4.3 烧结炉带速对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
4.3.1 寿命片钝化性能的研究与分析 |
4.3.2 烧结炉带速对多晶硅寿命片光致衰减效应的影响 |
4.3.3 PERC太阳电池电性能的研究与分析 |
4.3.4 烧结炉带速对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
4.4 烧结峰值温度对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
4.4.1 不同烧结峰值温度工艺设置 |
4.4.2 寿命片钝化性能的研究与分析 |
4.4.3 烧结峰值温度对多晶硅寿命片光致衰减效应的影响 |
4.4.4 PERC太阳电池电性能的研究与分析 |
4.4.5 烧结峰值温度对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
4.5 烧结曲线对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
4.5.1 不同烧结曲线设置 |
4.5.2 寿命片钝化性能的研究与分析 |
4.5.3 烧结曲线对多晶硅寿命片光致衰减效应的影响 |
4.5.4 PERC太阳电池电性能的研究与分析 |
4.5.5 烧结曲线对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 注入退火对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应影响研究 |
5.1 引言 |
5.2 样品制备方法 |
5.3 光辐照退火时间对多晶硅PERC电池光致衰减效应的影响 |
5.3.1 光辐照退火时间对多晶硅寿命片光致衰减效应的影响 |
5.3.2 光辐照退火时间对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
5.4 光辐照退火温度对多晶硅PERC电池光致衰减效应的影响 |
5.4.1 不同光辐照退火温度工艺设置 |
5.4.2 光辐照退火温度对多晶硅寿命片光致衰减效应的影响 |
5.4.3 光辐照退火温度对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
5.5 光辐照退火光照强度对多晶硅PERC电池光致衰减效应的影响 |
5.5.1 光辐照退火光照强度对多晶硅寿命片光致衰减效应的影响 |
5.5.2 光辐照退火光照强度对多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的影响 |
5.6 多晶硅PERC太阳电池电注入退火的研究 |
5.7 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(6)高效晶体硅-有机物异质结太阳电池光电性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究意义 |
1.2 硅-有机异质结太阳电池的研究现状 |
1.2.1 传输机制 |
1.2.2 PEDOT:PSS薄膜改性 |
1.2.3 表面制绒的硅-有机异质结光电性能研究 |
1.2.4 硅/铝界面修饰 |
1.2.5 稳定性研究 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 界面化学处理对硅-有机异质结太阳电池光电性能影响 |
2.1 前言 |
2.2 实验方案 |
2.2.1 硅片表面清洗及化学预处理 |
2.2.2 硅-有机异质结太阳电池制备与表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 界面处理对平面异质结太阳电池光电性能的影响 |
2.3.2 化学处理对硅-有机异质结界面性能影响 |
2.3.3 高功函CuI薄膜对硅-有机异质结太阳电池光电性能影响 |
2.4 总结 |
第三章 随机纳米结构调控对硅-有机异质结太阳电池光电性能的影响 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 背面高掺杂层制备 |
3.2.2 随机二阶纳米结构制备 |
3.2.3 薄膜硅-有机异质结太阳电池制备与表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 薄膜硅表面纳米结构形貌调控 |
3.3.2 薄膜硅光学性能研究 |
3.3.3 PEDOT:PSS薄膜与纳米结构表面接触性能研究 |
3.3.4 硅表面纳米结构对异质结太阳电池光电性能的影响 |
3.3.5 硅-有机异质结太阳电池电荷传输特性研究 |
3.4 总结 |
第四章 周期性纳米结构调控对硅-有机异质结太阳电池光电性能的影响 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 周期性纳米锥-纳米柱二阶结构制备 |
4.2.2 纳米锥-纳米柱二阶阵列结构光电学理论模拟 |
4.2.3 薄膜硅-有机异质结太阳电池制备与表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 纳米锥-纳米柱二阶阵列结构与光学性能研究 |
4.3.2 纳米锥-纳米柱二阶阵列光电损失模拟 |
4.3.3 硅-有机异质结电池光电性能研究 |
4.4 总结 |
第五章 硅/铝界面修饰对硅-有机异质结太阳电池光电性能的影响 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 硅纳米结构制备 |
5.2.2 阴极界面材料合成 |
5.2.3 硅-有机异质结太阳电池制备与表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 有机电子传输材料光电性能研究 |
5.3.2 有机电子传输材料对硅表面钝化性能影响 |
5.3.3 有机电子传输材料对硅/铝界面接触性能影响 |
5.3.4 有机电子传输材料对硅-有机异质结电池光电性能影响 |
5.3.5 有机电子传输材料对硅/铝界面电子传输性能影响 |
5.4 总结 |
第六章 高效晶体硅-有机异质结太阳电池的设计与制备 |
6.1 前言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 硅纳米结构制备 |
6.2.2 硅-有机异质结太阳电池制备与表征 |
6.2.3 硅-有机异质结太阳电池的光电理论模拟 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 有机聚合物在制绒硅表面接触性能研究 |
6.3.2 硅-有机异质结界面接触改性对电池器件光电性能的影响 |
6.3.3 界面复合对硅-有机异质结光电性能影响的理论模拟 |
6.3.4 硅-有机异质结太阳电池稳定性研究 |
6.4 总结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 论文总结 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的论文与研究成果 |
(7)黑硅太阳电池及铝扩散发射极背结背接触太阳电池的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 论文背景和意义 |
1.2 产业化晶硅太阳电池 |
1.2.1 发展概况 |
1.2.2 存在的问题及解决方案 |
1.3 论文的主要研究思路及结构安排 |
2 晶硅太阳电池理论及表征方法 |
2.1 晶硅太阳电池原理及其制备 |
2.1.1 晶硅太阳电池基本原理 |
2.1.2 晶硅太阳电池的光照特性 |
2.1.3 晶硅太阳电池的制备流程 |
2.2 晶硅太阳电池效率损失机制 |
2.2.1 光学损失 |
2.2.2 电阻损失 |
2.2.3 复合损失 |
2.2.4 有效寿命 |
2.3 晶硅太阳电池表面钝化机制 |
2.3.1 SiO_2薄膜 |
2.3.2 SiN_x:H薄膜 |
2.3.3 SiO_2/SiN_x:H叠层薄膜 |
2.3.4 低高结钝化 |
2.4 晶硅太阳电池表征方法 |
2.4.1 电化学电容电压测试 |
2.4.2 准稳态光电导 |
2.4.3 TLM测量接触电阻 |
2.4.4 太阳电池电学特性表征 |
3 金属辅助化学刻蚀法制备黑硅及其性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 金属辅助化学刻蚀法制备黑硅反应机理 |
3.3 黑硅制备和表征 |
3.3.1 实验流程 |
3.3.2 银沉积时间对黑硅结构的影响 |
3.3.3 双氧水浓度对黑硅结构的影响 |
3.3.4 刻蚀时间对黑硅结构的影响 |
3.4 本章小结 |
4 大面积纳米织构黑硅太阳电池的研究 |
4.1 引言 |
4.2 黑硅表面形貌修饰 |
4.2.1 实验流程 |
4.2.2 KOH修饰对黑硅表面形貌的影响 |
4.2.3 KOH修饰对黑硅光学特性的影响 |
4.2.4 KOH修饰对黑硅复合的影响以及黑硅复合机制分析 |
4.2.5 KOH修饰对黑硅太阳电池电学性能的影响 |
4.3 黑硅太阳电池发射极优化 |
4.3.1 实验流程 |
4.3.2 发射极优化对黑硅表面形貌的影响 |
4.3.3 发射极优化对黑硅复合的影响 |
4.3.4 发射极优化对黑硅电池电学性能的影响 |
4.4 黑硅电池钝化研究 |
4.4.1 实验流程 |
4.4.2 SiO_2/SiN_x叠层钝化分析 |
4.4.3 SiO_2/SiN_x叠层钝化对黑硅电池电学性能的影响 |
4.5 本章小结 |
5 大面积微/纳多尺寸织构黑硅电池研究 |
5.1 引言 |
5.2 多尺寸表面织构黑硅 |
5.2.1 实验流程 |
5.2.2 多尺寸表面织构黑硅表面形貌 |
5.2.3 多尺寸表面织构黑硅的光学性能 |
5.2.4 多尺寸表面织构黑硅的复合以及钝化 |
5.2.5 多尺寸表面织构黑硅太阳电池的电学性能 |
5.3 本章小结 |
6 铝扩散发射极背结背接触电池研究 |
6.1 引言 |
6.2 IBC电池设计和制备流程 |
6.2.1 器件结构 |
6.2.2 电池制备流程 |
6.2.3 电池结果与讨论 |
6.3 p~+发射极制备与分析 |
6.3.1 Al-p~+发射极制备 |
6.3.2 Al-p~+发射极复合分析 |
6.3.3 Al-p~+发射极修饰和钝化 |
6.3.4 Al-p~+发射极漏电分析 |
6.3.5 电池结果与讨论 |
6.4 n~+背表面场制备与分析 |
6.4.1 高温推进时间对BSF方阻的影响 |
6.4.2 印刷磷墨形成BSF质量分析 |
6.5 前表面高低结钝化 |
6.5.1 前表面场对电池性能的影响 |
6.5.2 前表面场对前表面钝化质量的影响 |
6.5.3 电池结果与讨论 |
6.6 前表面扩散层的电荷传输作用 |
6.6.1 IBC电池多数载流子输运 |
6.6.2 改变Pitch宽度对电池性能的影响 |
6.6.3 载流子横向传输仿真分析 |
6.7 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录A Quokka模拟中用到的参数 |
攻读博士学位期间科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(8)单晶硅太阳能电池钝化接触工艺的研究(论文提纲范文)
1.绪论 |
1.1.光伏发电概况 |
1.2.晶体硅太阳能电池发展简介 |
1.2.1.几种高效晶体硅太阳能电池 |
1.2.2.晶体硅太阳能电池钝化接触技术 |
1.3.晶体硅太阳能电池钝化接触工艺的发展状况 |
1.4.本文的主要工作 |
2.钝化接触理论 |
2.1.半导体表面复合与钝化 |
2.2.钝化接触结构的隧穿 |
2.3.多晶硅薄膜 |
2.3.1.非晶硅薄膜的生长机制 |
2.3.2.固相晶化 |
2.4.本章小结 |
3.样品制备与表征方法 |
3.1 实验方案 |
3.1.1.湿法化学制备SiO_2层工艺方案 |
3.1.2.快速热氧化制备SiO_2层工艺方案 |
3.1.3.多晶硅薄膜的制备工艺方案 |
3.2.实验设备 |
3.2.1.快速热处理炉 |
3.2.2.射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)系统 |
3.2.3.真空镀膜设备 |
3.3.实验步骤与过程 |
3.3.1.湿法化学氧化步骤 |
3.3.2.快速热氧化工艺步骤 |
3.3.3.非晶硅薄膜的沉积与退火 |
3.4.表征方法 |
3.4.1.椭圆偏振测试仪 |
3.4.2.少子寿命测试仪 |
3.4.3.Raman散射光谱仪 |
3.4.4.X射线衍射仪 |
3.4.5.Fourier变换红外光谱仪 |
3.5.本章小结 |
4.测试结果分析 |
4.1.SiO_2薄膜厚度 |
4.2.非晶硅薄膜沉积速率及折射率 |
4.3.薄膜微观结构 |
4.3.1.X射线衍射分析 |
4.3.2.FTIR分析 |
4.3.3.Raman散射光谱分析 |
4.4.薄膜暗电导率的分析 |
4.5.少子寿命测试结果分析 |
4.6.Ⅰ-Ⅴ特性分析 |
4.7.钝化接触太阳电池试制 |
4.8.本章小结 |
5.总结 |
致谢 |
参考文献 |
(9)晶体硅表面液相沉积二氧化硅薄膜及其光伏性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点 |
第1章 绪论 |
第2章 文献综述 |
2.1 太阳能电池利用现状 |
2.2 太阳能电池的研究历史和发展现状 |
2.3 太阳能电池工作原理 |
2.4 太阳能电池转化率问题 |
2.5 晶体硅太阳能电池制作工艺 |
2.5.1 绒面结构的制备 |
2.5.2 p-n结的制备 |
2.5.3 减反射膜的沉积 |
2.5.4 电极制备与高温烧结 |
2.6 太阳能电池减反射技术 |
2.6.1 微织结构减反射技术 |
2.6.2 亚波长减反射技术 |
2.6.3 减反射薄膜 |
2.7 太阳能电池减反射膜研究现状 |
2.7.1 减反射膜的减反射原理 |
2.7.2 减反射膜的分类 |
2.7.3 减反射薄膜的种类 |
2.7.4 太阳能电池减反射膜材料的选择 |
2.7.5 二氧化硅减反射薄膜及其制备方法 |
2.8 液相沉积法的研究现状 |
2.9 本文研究的意义和内容 |
第3章 液相沉积法制备SiO_2薄膜的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 实验设备 |
3.2.3 LPD法在Si表面沉积SiO_2薄膜机理 |
3.2.4 实验流程 |
3.2.5 硅片预处理机理 |
3.3 表征方法 |
3.3.1 扫描电子显微镜分析 |
3.3.2 X射线光电子能谱分析 |
3.3.3 傅立叶红外吸收光谱分析 |
3.3.4 X射线衍射分析 |
3.3.5 反射率测试 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 不同H_2SiF_6 浓度下薄膜的表面形貌图 |
3.4.2 SiO_2 薄膜的沉积速率 |
3.4.3 X射线能谱分析 |
3.4.4 薄膜的红外光谱 |
3.4.5 X射线光电子能谱分析 |
3.4.6 薄膜的减反射性能 |
3.4.7 退火对薄膜表面形貌的影响 |
3.4.8 薄膜X射线衍射图谱分析 |
3.4.9 退火前后薄膜反射率对比 |
3.5 本章小结 |
第4章 硼酸作为促反应剂液相沉积SiO_2薄膜的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 实验设备 |
4.2.3 实验流程 |
4.3 测试与表征 |
4.3.1 扫描电子显微镜分析 |
4.3.2 X射线光电子能谱分析 |
4.3.3 傅立叶红外吸收光谱分析 |
4.3.4 X射线衍射分析 |
4.3.5 拉曼光谱测试 |
4.3.6 折射率测试 |
4.3.7 反射率测试 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 薄膜的沉积速率 |
4.4.2 H_3BO_3浓度对薄膜表面形貌及沉积速率影响 |
4.4.3 H_2SiF_6溶液浓度对薄膜表面形貌及沉积速率的影响 |
4.4.4 沉积温度对薄膜形貌和沉积速率的影响 |
4.4.5 退火条件对薄膜表面形貌的影响 |
4.4.6 X射线光电子能谱表征 |
4.4.7 薄膜的红外光谱表征 |
4.4.8 X射线衍射能谱分析 |
4.4.9 EDS表征 |
4.4.10 拉曼光谱分析 |
4.4.11 薄膜的折射率测试 |
4.4.12 薄膜的减反射性能测试 |
4.5 本章小结 |
第5章 多晶硅太阳能电池的制备 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料 |
5.2.2 实验设备 |
5.2.3 实验流程 |
5.3 测试与表征 |
5.3.1 扫描电子显微镜分析 |
5.3.2 反射率测试 |
5.3.3 少子寿命测试 |
5.3.4 I-V曲线测试仪 |
5.4 多晶硅太阳能电池的制备 |
5.4.1 液相沉积SiO_2薄膜的表面形貌图 |
5.4.2 SiN/SiO_2双层膜的EDS表征 |
5.4.3补液实验 |
5.4.4 薄膜的反射率 |
5.4.5 少子寿命测试 |
5.4.6 SiO_2 单层减反射膜太阳能电池制备 |
5.4.7 SiN/SiO_2双层减反射膜太阳能电池的制备 |
5.4.8 不添加H_3BO_3条件下太阳能电池的制备 |
5.4.9 添加H_3BO_3条件下太阳能电池的制备 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历和在学期间研究成果 |
学位论文数据集 |
(10)N型高效晶体硅太阳电池关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 太阳能发电技术概述 |
1.2 晶体硅太阳电池概述 |
1.3 n型高效晶体硅太阳电池研究进展 |
1.3.1 PERT太阳电池技术 |
1.3.2 HIT太阳电池技术 |
1.3.3 IBC太阳电池技术 |
1.3.4 HBC太阳电池技术 |
1.4 本论文的主要研究内容及结构框架 |
参考文献 |
第二章 计算原理及测试方法 |
2.1 计算原理 |
2.1.1 PC1D计算原理 |
2.1.2 EDNA2 计算原理 |
2.1.3 Wafer Ray Tracer计算原理 |
2.2 主要测试方法 |
2.2.1 掺杂浓度测试仪 |
2.2.2 扫描电子显微镜 |
2.2.3 少子寿命测试仪 |
2.2.4 量子效率测试仪 |
2.3 本章小结 |
参考文献 |
第三章 晶体硅太阳电池制备的主要工艺 |
3.1 前清洗工艺 |
3.1.1 硅片去损伤层,并制作绒面 |
3.1.2 单晶硅片的绒面制作 |
3.1.3 多晶硅片的绒面制作 |
3.2 掺杂工艺 |
3.2.1 扩散方法与工艺 |
3.3 钝化减反射膜工艺 |
3.3.1 减反射膜的原理 |
3.3.2 减反射膜的材料及制备方法 |
3.3.3 PECVD法制作减反射膜的设备 |
3.4 金属化电极制备工艺 |
3.4.1 背表面电场的制作 |
3.4.2 电极的制作 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 薄层Al_2O_3钝化硼发射极n型双面晶体硅太阳电池的制备研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验和模拟 |
4.2.1 n型双面太阳电池的制造 |
4.2.2 EDNA2和PC1D软件模拟 |
4.2.3 表征 |
4.3 结果和讨论 |
4.3.1 太阳电池前驱体的特征 |
4.3.2 p+发射极表面饱和电流密度的模拟 |
4.3.3 厚度为2 nm和4 nm Al2O3双面电池的性能分析 |
4.3.4 丝网印刷技术对太阳电池的影响 |
4.3.5 用PC1D模拟软件优化n型双面晶硅太阳电池 |
4.3.6 n型双面晶硅太阳电池的量化生产的可行性 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 激光掺杂SE+TOPCon型n-PERT双面晶体硅太阳电池的制备与研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验和表征 |
5.2.1 n型双面太阳电池的制造 |
5.2.2 表征 |
5.3 结果和讨论 |
5.3.1 激光掺杂的太阳电池的特征 |
5.3.2 TOPCon结构对n型晶硅太阳电池性能的影响 |
5.3.3 激光SE+TOPCon复合结构对n型晶硅太阳电池性能的影响 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 基于工业化的背结背接触晶硅太阳电池的研发 |
6.1 引言 |
6.2 实验 |
6.2.1 BJBC晶硅太阳电池的制造 |
6.2.2 表征方法 |
6.3 结果和讨论 |
6.3.1 前表面和背表面的光学特性 |
6.3.2 前表面和背表面掺杂区域的优化 |
6.3.3 激光图形化 |
6.3.4 丝网印刷金属化的优化 |
6.3.5 BJBC硅太阳电池的性能分析 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
攻读学位论文期间发表论文及其他 |
致谢 |
四、热氧化法钝化硅片的少数载流子寿命(论文参考文献)
- [1]隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)结构的钝化和吸杂效应研究[D]. 王志学. 江苏大学, 2020(02)
- [2]基于表面钝化技术的硅漂移探测器漏电流研究[D]. 吴怡清. 长沙理工大学, 2020(07)
- [3]基于硅纳米线阵列的晶硅光伏器件陷光增效技术研究[D]. 段晓雅. 燕山大学, 2019(03)
- [4]量子选择型硅基异质结光伏器件的制备和输运特性的研究[D]. 高明. 上海大学, 2019
- [5]P型多晶硅PERC太阳电池光致衰减效应的研究[D]. 赵磊. 南京航空航天大学, 2019
- [6]高效晶体硅-有机物异质结太阳电池光电性能研究[D]. 何坚. 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所), 2018(01)
- [7]黑硅太阳电池及铝扩散发射极背结背接触太阳电池的研究[D]. 李平. 大连理工大学, 2017(09)
- [8]单晶硅太阳能电池钝化接触工艺的研究[D]. 张雪妮. 西安理工大学, 2017(02)
- [9]晶体硅表面液相沉积二氧化硅薄膜及其光伏性能研究[D]. 何静. 中国石油大学(北京), 2018(01)
- [10]N型高效晶体硅太阳电池关键技术研究[D]. 鲁贵林. 上海交通大学, 2017(08)
标签:电池论文; 多晶硅太阳能电池论文; 光伏电池论文; 光伏效应论文; 薄膜电池论文;