發(fā)布時間：2018-06-11 11:51

  本文選題：薄膜太陽能電池 + 全背式電極　； 參考：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：全背式薄膜太陽能電池具有共面型PN結(jié)以及完全暴露的受光面。全背式電極完全避免了上電極對光的遮擋導(dǎo)致的光學(xué)損失,這點對于吸收很弱的薄膜電池來說尤為重要。同時,共面型PN結(jié)改變了載流子的輸運路徑,將短波長吸收區(qū)與表面“死層”區(qū)分離開,降低了表面復(fù)合,減少電學(xué)損失,提高短波效應(yīng)。對全背式薄膜太陽能電池的研究具有重大的科學(xué)意義和經(jīng)濟價值。本文主要內(nèi)容如下:首先,分析了影響常規(guī)太陽能電池性能的光學(xué)損失和電學(xué)損失。具體闡述了全背式電極結(jié)構(gòu)應(yīng)用于薄膜太陽能電池對電池性能帶來的影響以及研究這種電池的實際意義。然后,利用半導(dǎo)體仿真工具TCAD對全背式薄膜太陽能電池建模,得到其光學(xué)和電學(xué)特性,發(fā)現(xiàn)其光學(xué)和電學(xué)性能均優(yōu)于常規(guī)上下電極結(jié)構(gòu)電池,進一步驗證了全背式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。分別分析了P、N區(qū)摻雜寬度、摻雜濃度以及電極接觸寬度等因素對電池性能的影響,得到最優(yōu)化的電池參數(shù)。進一步的,根據(jù)優(yōu)化得到的電池參數(shù),開展全背式硅基薄膜太陽能電池制備工藝的研究。分別介紹了熱氧化、高溫擴散、光刻、電子束蒸發(fā)以及硅片減薄等工藝的原理。優(yōu)化了各項工藝所需要的條件,確定了制備全背式硅基薄膜太陽能電池的各項工藝條件。對濕法和干法快速深刻蝕的方法進行對比研究,確定了利用感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)離子刻蝕將硅片減薄到14μm的方案,在此基礎(chǔ)上進一步制備了全背式硅基薄膜太陽能電池。最后,對沉積氮化硅抗反射層和集成金字塔減反結(jié)構(gòu)的全背式晶硅薄膜太陽能電池進行性能測試分析。在得到全背式薄膜電池的基礎(chǔ)上通過PECVD在電池受光面沉積氮化硅薄膜以及利用硅的各向異性刻蝕特性制備金字塔減反結(jié)構(gòu),并分別測試得到其J-V曲線。與平板結(jié)構(gòu)電池相比,集成氮化硅抗反射層和金字塔減反結(jié)構(gòu)的太陽能電池的效率分別提高了31%和41.4%。
[Abstract]:Full-back thin-film solar cells have a common PN junction and fully exposed photoreceptors. The full back electrode completely avoids the optical loss caused by the optical occlusion of the upper electrode, which is particularly important for thin film cells with very weak absorption. At the same time, the coplanar PN junction changes the carrier transport path, separates the short wavelength absorption region from the "dead layer" of the surface, reduces the surface recombination, reduces the electrical loss and improves the shortwave effect. The research of full-back thin film solar cells has great scientific significance and economic value. The main contents of this paper are as follows: firstly, the optical and electrical losses that affect the performance of conventional solar cells are analyzed. The effect of full back electrode structure on the performance of thin film solar cells and the practical significance of studying this kind of cell are described. Then, the full-back thin film solar cell is modeled by the semiconductor simulation tool TCAD, and its optical and electrical properties are obtained. It is found that its optical and electrical properties are superior to those of conventional upper and lower electrode structure cells, which further verify the advantages of full-back structure. The effects of doping width, doping concentration and electrode contact width on the battery performance were analyzed, and the optimal battery parameters were obtained. Furthermore, according to the optimized parameters, the preparation process of silicon thin film solar cells was studied. The principles of thermal oxidation, high temperature diffusion, lithography, electron beam evaporation and silicon wafer thinning are introduced. The conditions for preparing silicon thin film solar cells with full back were optimized. The rapid and deep etching methods of wet and dry processes are compared, and the scheme of reducing silicon wafer to 14 渭 m by reactive ion etching with inductively coupled plasma is determined. On this basis, full-back silicon thin film solar cells are further fabricated. Finally, the performance of silicon nitride thin film solar cells with antireflection layer and pyramid antireflection structure is tested and analyzed. Silicon nitride thin films were deposited by PECVD and pyramidal antireflection structures were prepared by anisotropic etching of silicon. The J-V curves were measured respectively. The efficiency of the solar cells integrated with silicon nitride antireflective layer and pyramid antireflection structure was improved by 31% and 41.4%, respectively.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM914.4

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本文編號：2005100