硅基半导体中微观缺陷和电子结构对材料光电性能的影响

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1、硅基半导体中微观缺陷和电子结构对材料光电性能的影响摘要本文用正电子湮没技术研究了正电子辐照、光照射以及低温热处理对单晶硅太阳电池的微观缺陷和输出特性的影响。采用电子陶瓷工艺，在不同的烧结温度下制备了多孔二氧化硅陶瓷，用正电子湮没寿命谱和多普勒展宽谱对其微观缺陷和结构进行研究。实验结果表明：(1)采用正电子湮没辐射作为光源时，太阳电池无电流和电压输出，正电子辐照前后太阳能电池样品的I．U特性曲线基本重合。正电子对样品的辐照损伤有限，不改变太阳能电池的伏安输出特性。(2)单晶硅太阳电池的光电转换效率随光照时间的增加而呈总体下降的态势，

2、且下降一定程度后转换效率基本不变。经历150℃和200℃热处理之后，效率衰减可以回复，在200℃下热处理回复程度更好。(3)太阳电池样品在经历12小时的长时间灯光辐照过程中，转换效率逐渐下降，然后达到一个稳定的值。样品被灯光辐照后，其商谱的峰高下降，峰位对应的动量增大。在经历200℃左右热处理之后，效率衰减又可以回复。对应的商谱峰高上升，但仍低于原来的峰高，峰值对应的动量减小。，(4)辐照后电池样品中的硼氧复合体缺陷回复速率与热处理温度有关，热处理温度越高，缺陷回复的程度越高，缺陷中的氧含量越低。对应的商谱谱峰中，150℃热处理的

3、太阳电池样品商谱峰的峰高较低，峰位对应的电子动量较高。200℃热处理的太阳电池样品商谱的峰高较高，峰位对应的电子动量较低。(5)氧原子中的2p电子动量高于硅原子的3p电子动量，因此，二氧化硅商谱在11．8×lO。3研筘处有一个相对较高的峰值。(6)原态二氧化硅微观缺陷较多，孔隙较大，因此其商谱峰值低于二氧化硅晶体的峰值。(7)在低于1000℃下烧结的二氧化硅烧结体，其谱峰峰高随烧结温度的升高而逐渐下降，长寿命t3的值随烧结温度的升高而上升。(8)在1000℃、1150℃、1250℃下烧结的二氧化硅烧结体，其谱峰峰值随着烧结温度的升

4、高而逐渐升高，寿命参数TI、T2和T3的值随着烧结温度的升高而逐渐下降。(9)在1250℃、1350℃、1500℃下烧结的二氧化硅烧结体发生了晶型转变，其谱峰峰值随着烧结温度的升高而逐渐降低，寿命参数tl、t2和t3的值随着烧结温度的升高而逐渐升高。关键词：单晶硅太阳电池多孔Si02陶瓷正电子湮没DoppIer展宽谱硼氧复合体烧结温度IIINFLUENCEoFMICRO．DEFECTSANDELETRoNICSTRUCTUREINTHESILICON．BASEDSEMICoNDUCTORONPHoToELECTRICPROPERT

5、YOFTHEMATEIUALSABSTRACTThee虢ctsofpositron砌ilationradiation，lighti11uminationandheattreatmentonthemicro—defectandelectrici够outputcharacterofmesmglee巧stalofsiliconsolarcellhavebeen咖diedbypositronannihilationtechniques．Positron1ifetimeandcoincidenceDopplerbroadeningspect

6、raforporoussilicamonolit王1scalcinedatdifrerenttenlperatures仔om900to1500oC，singlec巧吼alofSi02andSihavebeenmeasured．Theresultsshowmat：(1)Whenpositron锄i王1ilationradiationservedasasourceoflightilluminatingonmesurfaceofthes01arcell，thereisnoou印utofcurrenta11d、，01tage舶mtheso

7、larcell．TheIUcharaCteristicsofthes01arceUbefore觚daRerposi仃onannihilationradiationarebaSicallythes锄e．Thed锄ageduetoposi臼onanllillilationradiationislimited，、vhichdidn’tchangemebasicIUoulputcharacteristics．(2)TheconVersionemciencyofsmglec巧stalofsiliconsolarcendecreaseswit

8、htheligmexposuretimeincreasmg，andwillremainbasicallyunchangedWhendroppedtosomeextem．ARer姗ealedatabout150oCandIIl200。C，thecon