晶体硅太阳电池制作中的扩散工艺研究

电子科技大学硕士学位论文晶体硅太阳电池制作中的扩散工艺研究姓名：何堂贵申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：唐广20090501晶体硅太阳电池制作中的扩散工艺研究作者：何堂贵学位授予单位：电子科技大学相似文献(10条)1.会议论文刘祖明.李杰慧.张忠文.廖华.李景天.涂洁磊.陈庭金晶体硅太阳电池产业技术发展2003本文介绍了光伏行业的发展现状以及与之相应晶体硅太阳电池产业技术发展状况,从晶体硅太阳电池材料、制造技术方面介绍了提高产品质量、生产效率及降低了成本的新途径;概述了工艺技术的最新发展,关键产业设备在高速化、自动化及智能化方面的显著进步和晶体硅太阳电池产业技术的发展趋势.2.学位论文李力猛微晶硅/晶体硅异质结太阳电池的模拟与优化2009微晶硅材料是微晶粒、晶粒间界和非晶相共存的混合相材料，一般都存在微空洞，其带隙随着晶相比的不同，由1.2eV到1.7eV连续可调，而且几乎没有光致衰退效应。由于微晶硅薄膜电池兼有晶体硅电池的高稳定性和薄膜电池的低成本的优势，因此被视为硅基薄膜太阳电池的下一代技术。本论文对微晶硅/晶体硅异质结太阳电池的窗口层、界面态密度、本征缓冲层、缺陷态浓度、背场及双结叠层太阳电池等方面进行了计算机模拟的研究工作，采用AFORS-HET模拟软件研究了微晶硅/晶体硅异质结太阳电池各项参数对异质结电池性能的影响。根据理论模拟的要求，我们选取了p型微晶硅/n型晶体硅异质结太阳电池结构，模拟结果主要表明：(1)窗口层对太阳电池的性能有重要影响。随着窗口层厚度的增加，开路电压、短路电流下降，填充因子减小，效率随之降低，在厚度为10nm时，电池效率最高。随着窗口层掺杂浓度的增加，短波段光谱响应变小，从而使短路电流减小，开路电压增大，当掺杂浓度为1019cm-3，电池效率最高。带隙宽度的变大对开路电压的影响明显，填充因子和电池效率略有增大，短路电流无明显变化，当带隙宽度大于1.6eV以后，开路电压增大，短路电流减小，电池效率开始下降。在窗口层厚度为10nm，掺杂浓度为1019cm-3，带隙宽度为1.6eV时，电池各项参数为VOC=0.6758V，JSC=38.35mA/cm2，FF=84.18％，η=21.82％。在μc-Si/c-Si异质结太阳电池中插入本征层，有助于电池性能的提高。本征层厚度从5nm增大时，填充因子逐渐减小，电池性能下降，模拟的太阳电池的本征层厚度为5nm。随着本征层缺陷态浓度Nt的增加，中长波的光谱响应显著降低，而450nm的短波的光谱响应没有任何变化，开路电压，短路电流，填充因子和转化效率明显降低。(2)为减小少子的复合，我们对μc-Si(p)/μc-Si(i)/c-Si(n)太阳电池引入一微晶硅背场性能。微晶硅背场的厚度对电池性能影响不是很明显；随着带隙的增大，电池的开路电压先增大后无变化，当带隙超过1.6ev，填充因子开始降低；而短路电流和效率均是先增大，后变小，在带隙为1.6ev时，电池转化效率最高。随着掺杂浓度的提高，太阳电池的开路电压几乎不变，而短路电流和填充因子都有逐渐提高，电池效率随之增大；当微晶硅背场厚度为10nm，掺杂浓度为5×1019/cm3，带隙为1.6ev时，μc-Si(p)/μc-Si(i)/c-Si(n)/μc-Si(n+)太阳电池的性能最好为：Voc=0.7084V，Jsc=40.37mA/cm2，FF=86.31％，η=24.68％。(3)叠层太阳电池的研究是为了更好的吸收太阳光谱。本论文中发展了一种双结叠层太阳电池的理论模型，初步得到了电流匹配是影响叠层太阳电池转换效率的重要因素之一，在ISC1=ISC2=33mA/cm2时，得到了最大效率η=36.1％的薄膜非晶硅臌晶硅叠层太阳电池。3.会议论文陈维.沈辉.舒碧芬.张臻晶体硅太阳电池和组件热性能分析2004近年来环境问题已经变得越来越严重，太阳能电池作为一种清洁能源也越来越受重视，近十年来以高达25﹪-40﹪的年增长率高速发展。晶体硅太阳电池是首先被发展和依然得到最广泛应用的太阳电池，现在世界太阳电池产量中超过90﹪的是晶体硅太阳电池。我们实验室正在对国外很流行的光伏建筑一体化材料双面玻璃太阳电池的制造工艺进行研究。当太阳电池采用双面玻璃结构时，上下两层玻璃结构造成电池组件的热性能很差和太阳电池的工作温度通常很高，这使太阳电池的工作性能很差，所以必须通风强化对流的方式改善太阳电池的工作条件，提高电池的工作性能。光伏建筑一体化技术现在已经成为一种主要的光伏应用形式，在进行光伏建筑一体设计的时候必须考虑太阳电池板的散热问题。我们实验室现在也正做这方面研究工作。本文对此进行了介绍.4.期刊论文周春兰.王文静.李海玲.赵雷.刁宏伟.ZHOUChun-lan.WANGWen-jing.LIHai-ling.ZHAOLei.DIAOHong-wei用电学参数表征晶体硅太阳电池特性-光学精密工程2008,16(7)为了分析3种不同类型的商业太阳电池片,即P型铸造多晶硅太阳电池、定边喂膜生长硅(EFG)太阳电池和单晶硅太阳电池中存在的影响电池效率的可能性缺陷,对太阳电池的电性能参数如光谱响应曲线、短路电流的二维分布、串联电阻、并联电阻、二极管理想因子、反向饱和电流等进行了表征和分析.对比分析了对太阳电池增加偏置白光前后的光谱响应(外量子效率EQE)曲线,然后采用光束诱导电流(LBIC)法和电流-电压(I-V)(暗,光照)法分别测试了太阳电池中形成漏电缺陷的面分布和太阳电池的电性能参数并借助于太阳电池的二极管等效模型拟合了I-V曲线.结合这3种分析测试方法,得出在铸造多晶硅、EGF太阳电池中影响电池参数的主要缺陷是晶界、位错以及材料中的杂质,而影响单晶硅太阳电池的却是存在于体内的金属杂质等.由于原材料中存在不同的少子复合中心,使最终多晶硅,EFG和单晶硅太阳电池的转换效率分别为10.5%,11.7%和15.7%.5.学位论文刘祖明晶体硅太阳电池及其电子辐照研究2002该论文研究了提高晶体硅太阳电池效率规模化生产工艺技术的主要环节和相关机理,将SiO,2表达钝化、FORMINGGAS处理用于规模化生产,降低了太阳电池的表面复合速度和串联电阻,提高了开路电压、填充因子和转换效率.通过多孔硅重磷扩散钝化及低频等离子体氢钝化等多晶硅太阳电池晶界钝化,改善了太阳电池性能.钝化机理研究获得了表面复合对不同表面掺杂浓度晶体硅太阳电池性能的影响、表面和界面复合速度的理论表达式;研究得到了减反射膜对太阳电池短路电流增量比的极限;建立了太阳电池光谱响应、栅线电极接触电阻和少子寿命等测试系统.研制了多孔硅多晶硅太阳电池和选择性发射极太阳电池.通过对晶体硅太阳电池电子辐照,首次发现多晶硅太阳电池的开路电压衰减小于单晶硅太阳电池,从辐照机理和多晶硅太阳电池的结构解释了该现象.6.期刊论文艾斌.沈辉.班群.梁宗存.陈如龙.施正荣.廖显伯外延晶体硅薄膜太阳电池的量子效率和特性研究-中国科学E辑2004,34(11)为了澄清限制所制备的颗粒硅带上的晶体硅薄膜太阳电池效率的主要因素,对制备在颗粒硅带、经区熔(ZMR)后的颗粒硅带和单晶硅衬底上的外延晶体硅薄膜太阳电池进行了QE和Suns-Voc研究.结果表明,颗粒硅带上沉积的外延层的表面有一定的粗糙度,它不但增加了电池表面的漫反射,也使氮化硅减反射膜的结构变得疏松,最终影响了减反射膜的陷光效果;沉积在颗粒硅带上的硅活性层的晶体质量也较差,较重的晶界复合限制了少子扩散长度,使得制备在颗粒硅带上的硅薄膜太阳电池在长波方向上的光谱响应明显变坏.所制备的晶体硅薄膜太阳电池的暗特性参数值均不理想,电池性能尤其受到过高的暗饱和电流I02值和过低的并联电阻Rsh值的严重影响.高的I02值是由于结区硅活性层较差的晶体质量所导致的严重的晶界复合造成的,低的Rsh值被归结为电池经激光切割后未经钝化的裸露的PN结及电池边缘的漏电造成的.7.会议论文汪义川.李华.陈如龙.许彦旗.童彩霞.施正荣关于弱光下晶体硅太阳电池开路电压V,oc讨论的初步总结2003晶体硅太阳电池的并联电阻要有多大才能使弱光下晶体硅太阳电池的开路电压V,oc较高,本文结合新建尚德太阳能电力有限公司多晶硅太阳电池STP125E,STP103E,单晶硅太阳电池STP125S,STP103S大量生产实践活动,提出只要达到等效并联电阻R,sh1000Ω·cm'2的定量要求,即可满足.8.期刊论文艾凡凡.张光春.顾晓峰.李果华.汪义川.杨健.陈如龙.贾积凯.张杰.黄治国.AIFan-fan.ZHANGGuang-chun.GUXiao-feng.LIGuo-hua.WANGYi-chuan.YANGJian.CHENRu-long.JIAJi-kai.ZHANGJie.HUANGZhi-guo氮化硅掩膜法制备选择性发射极晶体硅太阳电池-人工晶体学报2009,38(2)本文采用等离子增强化学气相沉积的方法在硅片表面镀一层约80nm厚的氮化硅掩膜,然后使用传统的丝网印刷工艺将含有一定量磷酸的腐蚀浆料印刷在氮化硅掩膜表面,腐蚀出电极图形,经过三氯氧磷液态源扩散完成重扩,去除氮化硅掩膜后进行浅扩最终实现选择性发射极.丝网印刷腐蚀浆料开窗相对于激光熔融、等离子刻蚀和光刻等方法,具有高的产量、设备投资和运营成本低等优势,容易在现有生产线上实现.最后对比了选择性发射极晶体硅太阳电池和常规太阳电池的电性能和光谱响应,制备的选择性发射极晶体硅太阳电池的短波响应优于常规晶体硅太阳电池,效率提高了0.3%.9.期刊论文赵汝强.梁宗存.李军勇.金井升.沈辉.ZHAORuqiang.LIANGZongcun.LIJunyong.JINJinsheng.SHENHui晶体硅太阳电池工艺技术新进展-材料导报2009,23(5)晶体硅太阳电池是目前技术最成熟、应用最广泛的太阳电池.以晶体硅太阳电池的生产流程为基础,主要从提高电池转换效率和降低生产成本出发,介绍了晶体硅太阳电池制造技术的最新进展和成果,并对各种制备工艺进行了评价.10.学位论文陈金学晶体硅太阳电池材料的磷吸杂研究2005近年来，利用太阳电池发电受到了人们的日益重视。晶体硅材料是太阳电池的主要材料，其性能的好坏直接影响着电池最终的转换效率。磷吸杂作为提升晶体硅材料性能的主要手段被广泛应用在太阳电池的生产工艺中。本文在对常规磷吸杂的基础上，研究了晶体硅材料的变温磷吸杂和快速磷吸杂，并在实验的基础上对晶体硅材料磷吸杂机理做了深入的研究，得到了如下主要结果：对晶体硅材料来说，恒温磷吸杂有一个最佳的吸杂温度范围，高于或低于该温度吸杂效果都不理想。这表明：磷吸杂主要是与过渡族金属的溶解、扩散和分凝有关。连续变温磷吸杂的效果要明显优于恒温吸杂，特别是在原生多晶硅中的高质量区域。通过正交优化实验，得到了优化的晶体硅材料变温吸杂工艺，多晶硅为：900℃/1h+750℃/2h；对太阳电池级单晶硅为：900℃/1.5h+750℃/1.5h。无论是高温(1100℃/0.5h)、中温(900℃/1h)还是低温(600℃/2h)情况下在晶体硅体内引入铁沾污之后，都会降低材料的性能，但它们对材料性能影响的大小不同。经过恒温900℃/2h的吸杂处理后，材料的性能都会部分回升，但性能提升的幅度也不同。变温对金属铁吸杂的效果要优于恒温吸杂的效果，尤其是合适的变温吸杂工艺-高温吸杂情况下快速溶解的铁沉淀刚好在此吸杂温度和随后低温吸杂温度和时间内可以被有效吸杂到预定的吸杂区域。对多晶硅材料来说，RTP恒温吸杂和分步变温吸杂效果都不明显，尤其是对高温铁沾污的晶体硅材料。这是因为RTP吸杂处理时间太短，没有时间使硅片体内的杂质溶解并进行扩散，特别对在晶体硅体内高温引入铁沾污后形成的沉淀更难以被吸杂。这进一步证明吸杂是受动力学过程限制的。铁沉淀对材料电学性能的影响大于以间隙铁或复合体对材料的影响。恒温磷扩散对于在中、低温(低于900℃以下)时铁的沾污有明显的吸杂作用，可以很好的恢复和提高材料的电学性能，特别在磷扩散吸杂后再结合进行氢钝化处理可