多晶硅薄膜太陽電池的研究.pdf

1、除非晶硅、微晶硅薄膜材料在光伏和平板顯示領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用之外，多晶硅材料以其穩(wěn)定性好、遷移率高的特點得到越來越多的關(guān)注。本文針對多晶硅材料在薄膜太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用進行了研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴對基于表面修飾的溶液法金屬誘導(dǎo)晶化技術(shù)(S—MIC)進行了研究。該方法通過使用“親合劑”，改善a-Si和誘導(dǎo)溶液的接觸，再在表面旋涂一層鎳鹽溶液，從而形成一層含有鎳源的均勻的薄層。隨后將之放入溫度為590℃的退火爐中退火4

2、小時即可獲得晶粒尺寸在10μm以上的多晶硅。重點從誘導(dǎo)溶液的鎳鹽濃度和旋涂速度兩個角度，討論了控制晶化前驅(qū)物表面鎳含量對多晶硅晶粒尺寸及均勻性的影響。試驗發(fā)現(xiàn)，溶液濃度高或旋涂速度低都會導(dǎo)致非晶硅表面鎳量比較高，晶化后晶粒尺寸會比較小；但溶液濃度過低或旋涂速度過快時，非晶硅表面鎳量比較少，也會導(dǎo)致多晶硅晶化質(zhì)量下降，缺陷變多。
　　 ⑵從多晶硅薄膜光學(xué)特性和電學(xué)特性入手，就影響電池特性的器件結(jié)構(gòu)和材料性能進行了討論。著重介紹了使

3、用固相晶化(SPC)工藝制備的多晶硅薄膜太陽能電池，并對電池的1層厚度、P+層摻雜濃度等進行了研究。由于SPC多晶硅薄膜仍存在較多缺陷態(tài)，提高I層厚度雖然可以提高總的光吸收率，但是會引入更多的光生載流子的復(fù)合，導(dǎo)致器件性能下降；P+層摻雜也出現(xiàn)了類似的問題，高濃度摻雜引入的弊端大于它帶來的好處，因此如何選擇適當(dāng)?shù)腎層厚度與P+層濃度都在文中進行了討論。在現(xiàn)有的條件下，制備出效率為1.29％的多晶硅薄膜電池。介紹了用金屬誘導(dǎo)晶化(MIC)

4、制備電池的探索性研究結(jié)果，制備出效率為1.12％的MIC poly-Si電池，發(fā)現(xiàn)晶化后多晶硅薄膜中殘留的誘導(dǎo)金屬越多，器件的I－V特性越差。針對MIC退火時間短、溫度低的優(yōu)點，嘗試了雙結(jié)疊層poly－Si電池，開路電壓Voc提高了近一倍，但總效率未能象本文期待的那樣得到明顯提高。討論了RTA過程中P、N層雜質(zhì)的擴散現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)800℃以上的高溫RTA，很短的時間內(nèi)PIN結(jié)就會因硼離子和磷離子的擴散發(fā)生失效為PN結(jié)。通過對比單晶硅中摻雜離

5、子的高溫擴散，本文發(fā)現(xiàn)多晶硅中離子的擴散系數(shù)比單晶硅中高的多。
　　 ⑶對提高多晶硅電池特性的若干途徑進行了探討。首先通過對比減反層不同厚度光吸收率的變化，選取100nm/100nm厚的SiO2/SiNx薄膜為減反層，并通過器件特性檢驗了其效果；其次介紹了磁控濺射FTO薄膜的工藝，并對它的高溫穩(wěn)定性進行了研究；隨后介紹了氫鈍化技術(shù)在多晶硅薄膜器件制備工藝中的應(yīng)用，并探討了其反應(yīng)特點；提出了一種新型的陷光結(jié)構(gòu)。為了使其早同應(yīng)用于薄