太阳电池用晶体硅表面钝化的研究

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1、摘要光伏发电技术是解决能源危机的有效途径之一。晶体硅太阳电池占整个市场份额的80％左右。高效晶体硅太阳电池的研制以及晶体硅太阳电池的薄片化，使太阳电池用晶体硅的表面钝化变得十分关键。本文首先提出针对MIIS结构中，晶体硅表面电学性质的高频电容研究方法。在此基础上，对PE．CVD生长的原生氮化硅薄膜的钝化性质及薄膜在快速热处理过程中的热稳定性进行了研究。原生氮化硅薄膜可降低载流子的表面复合。600℃下快速热处理，晶体硅表面的少子寿命先升后降。700℃下快速热处理，氮化硅钝化膜的热稳定性大幅下降。薄膜的电子俘获能力随热处理温度的升高和热处理时间的增加而下

2、降。相应的薄膜中K+中心数量减少。ALD．A1203在550℃热处理30秒后，晶体硅表面的少子寿命达最大值。薄膜与晶体硅界面处的氧化层厚度增加，降低了界面态密度。此外，随热处理温度的提高，界面电荷由正变负再变正。随热处理时间的延长，界面负电荷面密度先增后减。热处理温度越高，开始衰减所需时间越短。：非晶硅薄膜与晶体硅所形成的界面的态密度较低，在非晶硅钝化的基础上再沉积氮化硅薄膜可以进一步钝化非晶硅与晶体硅的界面。此外，对于氮化硅／非晶硅薄膜的叠层钝化，本征非晶硅薄膜的厚度有一最佳值。关键词：晶体硅，太阳电池，表面钝化，表面态，PE．CVD，ALD浙江大

3、学硕士学位论文¨AbstractPhotovoltaictechnologyisaneffectivewayforthealleviatingofcurrentenergycrisis．Inthispromisingarea,crystallinesiliconsolarcellsplayanimportantroleandaccountforabout80％marketshare．Asthedevelopmentofhi曲efficiencysiliconsolarcellsandthedecreasingoftheirthickness，pass

4、ivationofcrystallinesiliconsurfacebecomesmoreandmoreimportant．Fortheanalysisofcrystallinesiliconsurfaceofthemetal—insulator-insulator-semiconductor(MIIS)s仃ucture，weproposeanewmethodforthispurposewiththeaidofhighfrequencycapacitancevoltagecurvesofthissnucture．Onthebasisofthisthe

5、oreticalmode，wehaveresearchedonthepassivationpropertiesofthreekindsofthinfilms，includingsiliconnitride，aluminaandthestacksofsiliconnitridewithamorphoussiliconthinfilm．ForthepassivationofPE-CVDsiliconnitridethinfilm,itcanpassivatethesiliconsurfacewellwiththeincreaseofeffectiveli

6、fetimeoftheminoritycarriersfrom35．39sto217．69s．Afterrapidthermalannealingofthesamplesat600℃谢mdifferemannealingtime，theeffectivelifetimeoftheminoritycarriersincreaseafterthe15secondsannealing．Andthenitdecreasesslowly．Forthehigherannealingtemperature(700。C)，thereisasharpdecreaseo

7、feffectivelifetimeoftheminoritycarriers，whichmeansthedetereorateofthermalstabilityofthiskindofpassivationthinfilm．Furthermore，theelectroncapaturecapabilityofsiliconnitridethinfilmdecreases、析tlltheincreaseofannealingtimeandtemperature，correspondingtothedecreaseofthedensityofK+ce

8、ntersinthisfilm．，As栅aStheALD．砧203passivationiSconcemed