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N型异质结背接触电池(Heterojunction Back Contact,HBC)具备了叉指型背接触电池(Interdigitated Back Contact,IBC)结构优化空间大、陷光性能优异的优点,保留了具有本征层的异质结电池(Heterojunction Solar Cells with IntrinsicThin Film Layer,HIT)的低温制备及较好的表面钝化特点,同时n型硅片的使用有效降低了少子复合及金属杂质沾污,避免了光致衰减效应,是未来高效晶硅太阳能电池产业的发展方向。Panasonic公司制备的HBC电池,是目前晶硅太阳能电池最高转化效率的保持者,效率高达25.6%。 虽然HBC电池实现了高的转换效率,但是目前国际上报道的这类型电池都使用了复杂的光刻工艺,这大大增加了成本,阻碍了大规模推广。简化工艺、降低成本是目前高效HBC电池的研究方向。热丝化学气相沉积(Hot Wire ChemicalVapor Deposition,HWCVD)技术具有无离子轰击、低温低压沉积等特点,适合用于HBC电池的制备,其较好的沉积准直性还能够有效地避免电池制备中的光刻步骤。本论文将HWCVD技术与金属掩膜法结合,对HBC电池中的关键工艺进行了初步研究。 首先,考虑到载流子的扩散长度和掩模的可行性,设计了基于金属掩模的n型HBC电池的结构,给出了制备工艺流程。根据电池结构的要求,设计加工了厚度为0.1mm、空隙宽度为1.3mm的发射区(p区)掩模板和空隙宽度为0.4mm的n区掩模板。进行了基本结构HBC电池的制备,对金属掩模的可行性进行了初步验证,电池背面结构轮廓测试表明,金属掩模和HWCVD的结合可以满足n型HBC电池的制备要求。 针对HBC电池中的本征非晶硅钝化层,系统研究了沉积气压、氢稀释度、热丝电流对本征非晶硅钝化层微结构和电学性能的影响,确定了最优的本征非晶薄膜的制备条件。在热丝电流为12A、沉积气压为2Pa、氢稀释度为71.4%的沉积条件下,获得了光敏性达到7.2×104的致密本征非晶硅薄膜。确定了电池本征钝化层的厚度范围,在基础电池上初步获得了495mV的开压。 根据HBC电池中的p型硅发射极高电导、厚度薄的要求,系统研究了氢稀释和快热退火对B掺杂超薄硅薄膜的微结构和电学特性的影响。发现当氢稀释比例RH由55增加至115,薄膜的有序度增加,晶化率升高,载流子浓度增加,暗电导率增加;同时,薄膜的缺陷密度增加、霍尔迁移率降低。确定了超薄p型硅薄膜的晶化阈值为RH=55-70。发现快速热退火工艺可有效激活三配位B原子,进一步提高薄膜导电率。采用高氢稀释比例RH=115,结合快速热退火处理(420℃,80s),获得了厚度约30nm、晶化率为28.6%、电导率为6.88S/em的p型纳米晶硅薄膜。