电化学腐蚀法制备多孔硅和太阳能电池减反射层与其性质地研究

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1、一l-海人学颀lj学位论义摘要1981年，G．C．Jain等人第一次在世界上报导了由电化学腐蚀法制备的多孔硅作为太阳能电池减反射层。从而拉开多孔硅作为太阳能电池减反射层研究的序章。用多孔硅作为表面绒面来增强硅基太阳能电池的性能，不像传统的NaOH或者KOH溶液的绒面腐蚀只能用于<100>取向的单晶硅衬底，多孔硅可以在任何取向的单晶硅或多晶硅表面腐蚀成型，并且多孔硅覆盖在硅上的减反射可以和其它复杂的表面绒面技术相比拟。经过几十年的研究，多孔硅作为太阳能电池减反射层的制备和性能的研究都有了很大进展。但是，如何进一步降低多孔硅的反射率，

2、提高它的少数载流子寿命，形成孔洞均匀的多孔硅，扩大与硅基太阳能电池其它工艺的兼容性等这些问题都有待解决。本文首先综述了目前多孔硅作为太阳能电池减反射层的研究背景、研究目的和意义、研究现状、形成机理、制备方法及分析技术，然后着重介绍了电化学腐蚀法制备多孔硅的工艺特点、技术要素，以及详细的实验过程，并且对实验结果进行了全面而又深刻的分析。硅片减薄，制绒，扩散形成n+p结，去除磷硅玻璃，刻蚀在扩散时硅片边缘形成的n+区域。然后，化学气相淀积(PECVD)形成表面钝化层Si3N4，最后丝网印刷形成Al背场，背电极和正面栅线，这些工序构成了

3、常规工艺下硅基太阳能电池的整个生产过程。而各道工序后的太阳能电池片的反射率和少数载流子寿命都有所不同，这和电池表面层的光电物理性能有着密切的关系。本文通过对电化学腐蚀法制备多孔硅作为太阳能电池减反射层过程中各工艺参数的不断优化，成功的制备出具有世界先进水平的极低反射率(1．42％，380""1100nm)的多孔硅，此结果逼近常规工艺下的硅基太阳能电池的反射率0．33％(380～1100rim)。并且首次发现多孔硅在扩散，沈磷，刻蚀后的少数载流子寿命超越了常规工艺下的硅基太阳能电池的少数载流子寿命(分别为3．19its和3．0311

4、s)。这些成果是本课题研究的核心，也是技术上的创新点。为了扩大多孔硅与硅基太阳能电池其它工艺的兼容性，致力于探索在扩散后形成厚度为纳米级的极低反射率的多孔硅的工艺条件。两年多来，在我们的实验V海人学f吹Ij学位论文室进行了大量的、反复的多孔硅太阳电池试制探索，对多孔硅表面形貌以及孔的三维线度进行了电镜分析，揭示了纳米级多孔硅形成与硅电阻率的相关性。这一结果，对电化学腐蚀法制备多孔硅作为硅基太阳能电池减反射层，使之融入大生产化中具有极其重要的参考价值。关键词：多孔硅，反射率，少子寿命VI．f：海人学颂：f：学位论文ABSTRACTT

5、heresearchthatporoussilicon(PS)whichhasbeenformedthroughelectrochemicaletchingcouldbeusedasantirefleetionlayerwasfastreportedintheworldbyGC．Jainandhiscolleaguesin1981．Fromthen。theresearchonPSasanti陀nectionlayerhasliftedacurtain．Forthefacetthattheporoussiliconisusedasa

6、surfacetexturetopromotetheperformanceofbulksilicon-basedsolarcells，unlikethemethodoftraditionallypre—texturinginNaOHorKOHwhichcanbeonlyusedinmono-siliconthatis<100>oriented,poroussiliconcallbepreparedsuccessfullyonthesurfaceofmono-andmiero-erystallite．Moreover,itisasg

7、oodasthestructureproducedbyothercomplexpre-texturingmethods．Afterseveraldecades，theresearchforthepreparationandperformanceofporoussiliconasanantireflectionlayerhasmadeenormousprogress．Nevertheless，agreatmanyiSSUes，likehowtol-edilcethereflectivity,increasetheminorityca

8、rrierlifetime,maketheporesuniform；improvethecompatibilitybetweenporoussiliconandothercraftsinsiliconphotovoltaicceilsarcstil