非晶硅_晶体硅异质结太阳电池的钝化材料与器件结构研究

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1、分类号：TK514UDC：密级：学号：355729113006南昌大学博士研究生学位论文非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的钝化材料与器件结构研究StudiesofPassivationMaterialsandDeviceStructureofa-Si:H/c-SiHeterojunctionSolarCells何玉平培养单位（院、系）：材料科学与工程学院指导教师姓名、职称：周浪申请学位的学科门类：工学教授学科专业名称：材料科学与工程论文答辩日期：2016年12月12日答辩委员会主席：评阅人：2016年12月日一、学位论文独创性声

2、明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）：签字日期：年月日二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授

3、权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）：导师签名（手写）：签字日期：年月日签字日期：年月日论文题目非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的钝化材料与器件结构研究姓名学号355729113006专业论文级别博士R硕士□

4、材料科学与工程院/系/所联系电话材料科学与工程学院E_mail通信地址(邮编)：备注：R公开□保密（向校学位办申请获批准为“保密”，年月后公开）摘要摘要非晶硅/晶体硅异质结太阳电池是晶体硅太阳电池的典型类型。非晶硅与晶体硅异质结之间插入一层本征非晶硅层可改善该类器件的性能，这是日本松下公司HIT电池高转换效率的关键技术因素之一。众多研究者从器件结构、构成材料和制备工艺等方面对非晶硅/晶体硅异质结太阳电池进行研究。本文重点研究了三部分内容：一是热过程对非晶硅薄膜（包括氢化非晶硅a-Si:H和氢化非晶氧化硅a-SiO:H）钝化n

5、型直拉硅片（n-Cz-Si）的影响及作用机理；二是热丝x化学气相沉积法（HWCVD）沉积a-SiO:H钝化n-Cz-Si的可行性和控制机制；x三是设计和制备非晶硅/晶硅异质结太阳电池。主要研究内容和结果如下：1、钝化层薄膜a-Si:H和a-SiO:H性能与沉积衬底温度和后继热过程的温度x关系密切。室温沉积钝化效果不理想，随衬底温度升高a-Si:H和a-SiO:H钝化x性能变优，在200～220℃效果最佳；室温沉积薄膜样品随不同温度热处理少子寿命逐渐增大，在275℃有极大值；对于衬底加热和后继热处理两个热过程的耦合影响，所做实

6、验范围内a-Si:H和a-SiO:H膜温度最佳搭配分别为室温沉积275℃x热处理和100℃沉积275℃热处理，最低表面复合速率为2.2cm/s和3.1cm/s。2、a-Si:H和a-SiO:H膜中的SiH键构成显著影响薄膜钝化性能，膜中SiH2xx相对含量在0.1～0.7之间效果最优，并非SiH含量越高或越低越好。23、HWCVD法沉积a-SiO:H作为非晶硅/晶体硅异质结太阳电池的钝化层，x热丝的氧化问题可通过工艺的优化得到解决。所得最优钝化效果样品的最高少子寿命为2530ms（表面复合速率2.6cm/s），微观结构常数R

7、*为0.15,沉积速率为0.46nm/s。4、在器件结构方面，理论分析与实验均证实高-低掺杂双层a-Si:H膜的发射极结构比单层a-Si:H膜的发射极结构性能更优。采用双层发射极结构增加了器件的空间电荷区的内建电势，增加了短波长光生载流子的收集效率；还减少了发射极与TCO层的接触电阻，增加隧穿电流；而对应重掺杂a-Si:H膜的制备工艺变化减少了器件中的载流子激活能，有利于器件转换效率的提高。5、设计并制备了扩散c-Si背场a-Si:H/c-Si异质结太阳电池。理论分析及实验均证实了扩散c-Si背场a-Si:H/c-Si异质结

8、太阳电池性能优于HIT结构异质结I摘要电池，提升主要在短路电流方面。c-Si背场面作为主入光面尤为显著。电池背场的更小光吸收损耗的特性是主要原因。关键词：非晶硅/晶体硅异质结太阳电池；热过程；HWCVD；a-SiO:H；器件结x构；表面复合速率IIABSTRACTABSTRACTAmorp