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太阳电池是利用光生伏特效应直接实现光电转换的新能源器件。更高的转换效率、更低的生产成本是突破太阳电池发展瓶颈,开拓太阳能实际应用的关键。a-Si/c-Si异质结太阳电池既综合了薄膜电池的工艺优势,又充分发挥了晶硅衬底、非晶硅薄膜的材料特性,具有钝化效果好、结构简单、温度特性好、工艺温度低等优点,成为高效太阳电池发展的热点。基于异质结太阳电池低温制程及多界面结构的特点及存在的问题,本论文旨在研究异质结电池载流子输运特性,改善载流子收集,以期进一步优化异质结太阳电池的光电性能。本论文取得的研究成果主要如下: 1.通过AFORS-HET软件模拟了发射极能带结构与薄膜参数、透明导电薄膜功函数对载流子传输的影响;梯度掺杂可增加导带处的势垒并降低价带处的势垒,促进N型衬底少子的输运,并阻挡多子向正电极的反向移动,载流子在异质结中的传输和收集改善。结合电池试验研究了发射极厚度、掺杂浓度、宽带隙窗口层对钝化效果、载流子输运及电性能的影响,为异质结电池电性能的改善提供参考。 2.分析了异质结电池受光面的串联电阻模型及功率损耗,对H型电极设计和多主栅电极的功率损耗进行了数值模拟。铜金属化电极的总功率损耗不超过6.5%,可降低超过1.5%的遮光损失及0.6%的电学损失,电池的效率增益超过0.5%。多主栅技术使载流子的传输距离由4主栅的19mm大幅降低到20主栅的3.75mm,收集几率提高,分配到每根主栅的电流减少,显著降低了电极的欧姆损耗。 3.研究了异质结电池金属电极的低温互连,分析了不同金属与IWO薄膜的接触特性并对丝网印刷电极工艺和参数进行了优化。重点研究了异质结太阳电池铜金属化技术,创新性地提出了湿法沉积金属种子层的方法。铜电镀电极具有更细的线宽(30um)、更高的高宽比(接近于1)、更低的线电阻率(约2E-6Ω.cm)、电极截面呈矩形,可降低遮光损失,提高载流子收集几率,电池转换效率提高超0.5%。IWO薄膜具有优异的阻挡铜扩散作用,保障组件在工作温度下至少15-20年不失效。 4.尝试将多主栅技术应用于异质结太阳电池,降低载流子传输距离,单片组件的转换效率超过了21.5%;创新性地提出了异质结太阳电池的无栅线方案,单片异质结电池组件的转换效率达到了20.45%,显示了巨大的应用前景与潜力。 5.采用PECVD技术,在温度低于150℃下沉积SiOx或SiNx薄膜,与IWO薄膜构成双层或三层减反射叠层,创新性地提出了基于异质结太阳电池低温烧结工艺的叠成减反射结构及方案。SiOx/IWO叠层减反射结构的平均反射率在中长波段显著下降,100nm SiOx/80nm IWO叠层在600-1000nm波段平均反射率小于0.7%,电池的外量子效率、短路电流密度显著增加,异质结电池的转换效率超过了23%。