阳极氧化法制备硅太阳能电池用钝化层

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1、硕士学位论文阳极氧化法制备硅太阳能电池用钝化层PassivationofSiliconSolarCellsbyAnodicOxidationMethod学号：21002101指导教师：刘维峰完成日期：2013-5—1大连理工大学DalianUniversityofTechnologyIIIIIIIIIIfllIIIIIIIIY2418037．．．．．．．．．．．．．——大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，

2、也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目．一瞿嫩骂鼬叠查查鱼氲鱼垫昂曼牮一——作者签名：室蟹壬日期：垫!墨年—量月二堕日大连理工大学硕士学位论文摘要钝化是影响太阳电池效率的重要原因之一，现在工业化生产中常用的钝化方法有：高温热生长二氧化硅以及等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积氮化硅(SiN。)等。但SiN。／Si表面晶格失陪严重，导致界面缺陷态密度很高且有效少子寿命下降，而高温热生长二氧化硅会降低体寿命，并且成本高的原因也未能

3、得到广泛应用。二氧化硅也可以通过电化学方法生长。电化学生长二氧化硅较其他方法有低温工艺以及容易在粗糙表面生长等优点，所以如何提高其界面特性以及钝化效果显得尤为重要。本论文采用电化学方法使用硝酸溶液在P型绒面硅上生长了一层二氧化硅，通过改变氧化电压，氧化时间，溶液浓度以及退火工艺等研究了阳极氧化二氧化硅的钝化效果。通过SEM图观察了不同氧化条件下其表面形貌，使用高频电容电压(C—V)及瞬态表面光伏衰减(SPV)技术研究分析了不同生长和退火条件下Si02／Si界面特性的变化及光生少数载流子的复合过程。实验发现低的反应电压(10V)，高浓度溶液(3mol／L)，较短的反应时

4、间(20分钟)以及高温退火(500℃)可以得到更好的Si02／Si界面特性且可以减慢光生少数载流子复合速度。分析其原因发现：Si02／Si界面的界面态以及电荷主要受隧穿电流，氧化速率，溶液中水的含量以及退火温度的控制。隧穿电流中的电子易被陷阱捕获而产生负电中心。电子也可以在电场加速下成为热电子而产生新的界面缺陷态。氧化速率受溶液中水含量的控制，高的氧化速率会导致不均匀的氧化膜从而有更多的过剩硅离子相关界面态产生。退火工艺中较低温度下退火后正电荷减少，界面缺陷态没有变化，从而加快了光生少数载流子的复合。500℃下退火则界面缺陷态以及固定正电荷同时减少，界面缺陷态减少产生

5、的影响更显著，起到了减慢光生少数载流子复合的作用。关键词：二氧化硅；钝化；太阳电池；电化学；阳极氧化阳极氧化法制备硅太阳能电池用钝化层PassivationofSiliconSolarCellsbyAnodicOxidationMethodAbstractPassivationisoneoftheimportantreasonsthateffecttheefficiencyofsolarcells，Thepassivationmethodcommonlyusedintheindustrialproductionishightemperaturethermallygro

6、wnsilicondioxideandaplasmaenhancedchemicalvapordeposition(PECVD)ofsiliconnitride(SiNx)．ButthelatticemismatchinSiNx／Sisurfacecausethehigherinterfacedefectdensityanddecreasetheeffectiveminoritycarrierlifetime．Reasonsforthehighcost，thermalsilicadidn’tobtainawiderangeofapplications．Thesilic

7、aalsocangrowbyelectrochemicalmethods，thisprocessislow—temperatureprocessandeasilygrownonaroughsurface，etc．，SOhowtoimprovetheinterfacecharacteristicsofelectrochemicallygrownSi02／Siisparticularlyimportant．Inthispaper，silicondioxidepassivationlayerwasgrownbyelectrochemicalmethodus