基于世界能源短缺的問(wèn)題,我們需要發(fā)展新能源,太陽(yáng)能作為性價(jià)比最高的可再生能源受到廣泛關(guān)注,2017年已經(jīng)占中國(guó)可再生能源裝機(jī)總量的66%。目前市場(chǎng)上太陽(yáng)電池主要以傳統(tǒng)晶硅電池為主,但晶硅技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)激烈,所以需要發(fā)展更加高效的電池。在高效太陽(yáng)能電池中,隧穿氧化物鈍化接觸太陽(yáng)電池(Tunnel Oxide Passivated Contact solar cell,TOPCon)由于其良好的表面鈍化且與傳統(tǒng)電池產(chǎn)線兼容而備受國(guó)際光伏市場(chǎng)的關(guān)注。該電池是采用高質(zhì)量的超薄氧化硅和摻雜多晶硅層,實(shí)現(xiàn)全背面的高效鈍化和載流子選擇性收集。全面積鈍化表面使得無(wú)硅/金屬接觸界面,有利于提升開(kāi)路電壓(Open Circuit Voltage,V_(oc)),而全面積地收集載流子,可以降低壽命敏感度,有利于提升填充因子(Fill Factor,FF)。除此之外,該電池還具有1)無(wú)需激光開(kāi)孔;2)采用N型硅片無(wú)光致衰減;3)兼容中高溫?zé)Y(jié);4)技術(shù)可拓展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在常規(guī)的TOPCon電池中,是以摻磷的晶體硅(即N型晶體硅,n-cSi)為襯底,用硝酸氧化法制備超薄氧化硅,然后利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma-Ehanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)法沉積非晶硅,再進(jìn)行高溫晶化退火,以達(dá)到良好的鈍化效果。傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)是硝酸對(duì)環(huán)境有污染,使用過(guò)程酸霧過(guò)大易造成批次間的不穩(wěn)定,換液成本高,不利于產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)。本論文主要基于解決上述問(wèn)題,其研究?jī)?nèi)容和相關(guān)成果如下:1.為取代濃硝酸生長(zhǎng)的1~2nm的高質(zhì)量超薄氧化硅層,且簡(jiǎn)化工藝,以實(shí)現(xiàn)鈍化層和背場(chǎng)層的一次PECVD沉積,采用等離子體輔助笑氣(Nitrous Oxide,N_2O)氧化處理法在硅片上生長(zhǎng)高質(zhì)量的超薄氧化硅層,我們簡(jiǎn)稱之為笑氣氧化硅(N_2O SiO_x)。首先系統(tǒng)地研究了PECVD制備N_2O SiO_x層的工藝參數(shù)(沉積時(shí)間、射頻功率、沉積溫度)對(duì)氧化硅厚度的影響。N_2O SiO_x的厚度為2~3nm,雖然較濃硝酸生長(zhǎng)的SiO_x厚,但也可保證該氧化硅厚度可以滿足載流子運(yùn)輸條件。在厚度滿足的基礎(chǔ)上,探究了N_2O SiO_x的質(zhì)量,并且與濃硝酸生長(zhǎng)的SiO_x(簡(jiǎn)稱為硝酸氧化硅)進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比可知,N_2O SiO_x中含四價(jià)SiO_x較硝酸SiO_x的多,質(zhì)量比硝酸生長(zhǎng)的SiO_x的好。SiO_x厚度的測(cè)量是通過(guò)橢圓偏振光譜儀進(jìn)行的,SiO_x的質(zhì)量是通過(guò)X射線光電子能譜分析得到的。2.在N_2O SiO_x厚度和質(zhì)量滿足隧穿條件的基礎(chǔ)上,用其取代硝酸SiO_x,制備結(jié)構(gòu)為poly-Si/SiO_x/n-cSi/SiO_x/poly-Si的雙面鈍化結(jié)構(gòu)。首先探究了不同退火溫度對(duì)該鈍化結(jié)構(gòu)的影響,然后通過(guò)拉曼光譜和電化學(xué)電容電壓法對(duì)鈍化層進(jìn)行表征和深入的分析,以改進(jìn)鈍化效果。結(jié)果表明,N_2O SiO_x鈍化結(jié)構(gòu)的最佳退火溫度為880℃,較濃硝酸SiO_x鈍化結(jié)構(gòu)的最佳退火溫度820℃高。從ECV可得,N_2O SiO_x的最佳退火溫度高是因?yàn)榈入x子體生長(zhǎng)的SiO_x致密度比硝酸濕法生長(zhǎng)的高,因此需要更高的退火溫度,以保證摻雜層有合適的擴(kuò)散濃度。3.為滿足電池制備的要求,在良好鈍化的基礎(chǔ)上本文還探究了poly-Si/SiO_x層的接觸電阻,測(cè)量接觸電阻的樣品結(jié)構(gòu)為GaIn/n-cSi/N_2O SiO_x/n~+-poly-Si:H/Al dot。分別探究了不同N_2O SiO_x制備溫度和厚度對(duì)該結(jié)構(gòu)的影響,除此之外,還探究了poly-Si和SiO_x層不同退火溫度對(duì)接觸電阻的影響。結(jié)果表面,溫度越高,厚度越大,接觸電阻越大,退火溫度越高,接觸電阻越小。但接觸電阻值均小于10mΩ·cm~2,用于電池制備的鈍化層的接觸電阻為4.9mΩ·cm~2,滿足電池制備的要求。4.在襯底為n型太陽(yáng)能級(jí)硅上擴(kuò)硼,然后制備背面鈍化結(jié)構(gòu)為poly-Si/SiO_x,前表面鈍化結(jié)構(gòu)為氧化鋁和氮化硅結(jié)構(gòu)的TOPCon電池,電極通過(guò)光刻制備,目前得到N_2O SiO_x的電池效率可達(dá)19.38%,與同批次NAOS SiO_x的結(jié)果相當(dāng)。
【學(xué)位單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ127.2;TM914.4
【部分圖文】：

圖 1.1 鈍化發(fā)射極太陽(yáng)電池（PESC）結(jié)構(gòu)圖[34]ESC 的問(wèn)題，人們提出了鈍化發(fā)射極和背面電池（PPERC）的結(jié)構(gòu)，如圖 1.2 所示。該電池前后均用氯

圖 1.2 鈍化發(fā)射極和背面電池（PERC）結(jié)構(gòu)圖[22]步改善 PERC 電池的性能，于是在 PERC 的基礎(chǔ)上的SiOx鈍化層和減反層，在電池背面接觸孔處進(jìn)行背面定域擴(kuò)散（Passivated Emitter，rear locally-diffu

鈍化發(fā)射極背面定域擴(kuò)散（PERL）電池結(jié)構(gòu)圖

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本文編號(hào)：2817144