论文部分内容阅读
开发低成本、稳定以及高效的太阳能电池是光伏领域研究的目标，而HIT太阳电池既具有晶硅太阳电池的高效特性又具有薄膜太阳电池的低成本特点，成为光伏领域研究的热点。本文利用射频等离子体增强化学气相沉积方法制备P型非晶硅薄膜材料及其在HIT太阳电池上的应用，并对界面钝化进行实验研究。主要研究包括以下内容：1、本论文以硅烷和硼烷作为反应气体，氢气作为稀释气体，在载玻片和单晶硅片上制备掺硼的非晶硅薄膜，系统研究了硅烷浓度、硼烷浓度、射频功率、以及加热温度等工艺参数对P型非晶硅薄膜材料生长速率、电学性能、光学性能以及微结构特性的影响。结果表明：在研究的范围内，沉积工艺参数的增加都有助于薄膜材料的生长；薄膜的暗电导率随着硅烷浓度的增加、硼烷浓度的增加和加热温度的增加都呈现上升的变化趋势，而随着射频功率的增加，薄膜的暗电导率先上升后下降；薄膜的光学带隙则随着硅烷浓度的增加、硼烷浓度的减小、加热温度的降低和射频功率的降低而增加；在硅烷浓度较高、硼烷浓度适中、烘烤适中和射频功率较低制备的非晶硅薄膜的致密性较好。优化沉积工艺参数获得了优质的P型非晶硅薄膜，其生长速率约为0.16nm/s，暗电导率约为8.5E-6S/cm，光学带隙约为1.73eV。2、在HIT太阳电池中，研究了氢处理和本征非晶硅薄膜的沉积工艺参数对界面钝化质量的影响。结果表明：电池的开路电压随着氢等离子体的射频功率增加而呈现下降的变化趋势；随着氢处理时间的增加，电池的开路电压先增加后降低，最佳处理时间为40s；沉积本征非晶硅薄膜时加热温度过高和射频功率过低都会发生外延生长，严重影响电池的开路电压；反应气压对电池的开路电压影响较小。3、对窗口层和本征钝化层厚度进行优化，厚度分别为10nm和4nm左右。测得的电池开路电压都在0.55V左右，钝化质量和重复性都较好。QE和J-V特性测试结果表明：非晶硅薄膜材料太厚将增加对短波段光的吸收。通过优化沉积工艺参数，制备出转换效率为14.77%(Voc=0.568V，Isc=37.01mA/cm2，FF=0.703)的HIT太阳电池。