基于世界能源短缺的問題,我們需要發(fā)展新能源,太陽能作為性價比最高的可再生能源受到廣泛關(guān)注,2017年已經(jīng)占中國可再生能源裝機總量的66%。目前市場上太陽電池主要以傳統(tǒng)晶硅電池為主,但晶硅技術(shù)競爭激烈,所以需要發(fā)展更加高效的電池。在高效太陽能電池中,隧穿氧化物鈍化接觸太陽電池(Tunnel Oxide Passivated Contact solar cell,TOPCon)由于其良好的表面鈍化且與傳統(tǒng)電池產(chǎn)線兼容而備受國際光伏市場的關(guān)注。該電池是采用高質(zhì)量的超薄氧化硅和摻雜多晶硅層,實現(xiàn)全背面的高效鈍化和載流子選擇性收集。全面積鈍化表面使得無硅/金屬接觸界面,有利于提升開路電壓(Open Circuit Voltage,V_(oc)),而全面積地收集載流子,可以降低壽命敏感度,有利于提升填充因子(Fill Factor,FF)。除此之外,該電池還具有1)無需激光開孔;2)采用N型硅片無光致衰減;3)兼容中高溫燒結(jié);4)技術(shù)可拓展性強等優(yōu)點。在常規(guī)的TOPCon電池中,是以摻磷的晶體硅(即N型晶體硅,n-cSi)為襯底,用硝酸氧化法制備超薄氧化硅,然后利用等離子體增強化學氣相沉積(Plasma-Ehanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)法沉積非晶硅,再進行高溫晶化退火,以達到良好的鈍化效果。傳統(tǒng)方法的缺點是硝酸對環(huán)境有污染,使用過程酸霧過大易造成批次間的不穩(wěn)定,換液成本高,不利于產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)。本論文主要基于解決上述問題,其研究內(nèi)容和相關(guān)成果如下:1.為取代濃硝酸生長的1~2nm的高質(zhì)量超薄氧化硅層,且簡化工藝,以實現(xiàn)鈍化層和背場層的一次PECVD沉積,采用等離子體輔助笑氣(Nitrous Oxide,N_2O)氧化處理法在硅片上生長高質(zhì)量的超薄氧化硅層,我們簡稱之為笑氣氧化硅(N_2O SiO_x)。首先系統(tǒng)地研究了PECVD制備N_2O SiO_x層的工藝參數(shù)(沉積時間、射頻功率、沉積溫度)對氧化硅厚度的影響。N_2O SiO_x的厚度為2~3nm,雖然較濃硝酸生長的SiO_x厚,但也可保證該氧化硅厚度可以滿足載流子運輸條件。在厚度滿足的基礎(chǔ)上,探究了N_2O SiO_x的質(zhì)量,并且與濃硝酸生長的SiO_x(簡稱為硝酸氧化硅)進行對比。對比可知,N_2O SiO_x中含四價SiO_x較硝酸SiO_x的多,質(zhì)量比硝酸生長的SiO_x的好。SiO_x厚度的測量是通過橢圓偏振光譜儀進行的,SiO_x的質(zhì)量是通過X射線光電子能譜分析得到的。2.在N_2O SiO_x厚度和質(zhì)量滿足隧穿條件的基礎(chǔ)上,用其取代硝酸SiO_x,制備結(jié)構(gòu)為poly-Si/SiO_x/n-cSi/SiO_x/poly-Si的雙面鈍化結(jié)構(gòu)。首先探究了不同退火溫度對該鈍化結(jié)構(gòu)的影響,然后通過拉曼光譜和電化學電容電壓法對鈍化層進行表征和深入的分析,以改進鈍化效果。結(jié)果表明,N_2O SiO_x鈍化結(jié)構(gòu)的最佳退火溫度為880℃,較濃硝酸SiO_x鈍化結(jié)構(gòu)的最佳退火溫度820℃高。從ECV可得,N_2O SiO_x的最佳退火溫度高是因為等離子體生長的SiO_x致密度比硝酸濕法生長的高,因此需要更高的退火溫度,以保證摻雜層有合適的擴散濃度。3.為滿足電池制備的要求,在良好鈍化的基礎(chǔ)上本文還探究了poly-Si/SiO_x層的接觸電阻,測量接觸電阻的樣品結(jié)構(gòu)為GaIn/n-cSi/N_2O SiO_x/n~+-poly-Si:H/Al dot。分別探究了不同N_2O SiO_x制備溫度和厚度對該結(jié)構(gòu)的影響,除此之外,還探究了poly-Si和SiO_x層不同退火溫度對接觸電阻的影響。結(jié)果表面,溫度越高,厚度越大,接觸電阻越大,退火溫度越高,接觸電阻越小。但接觸電阻值均小于10mΩ·cm~2,用于電池制備的鈍化層的接觸電阻為4.9mΩ·cm~2,滿足電池制備的要求。4.在襯底為n型太陽能級硅上擴硼,然后制備背面鈍化結(jié)構(gòu)為poly-Si/SiO_x,前表面鈍化結(jié)構(gòu)為氧化鋁和氮化硅結(jié)構(gòu)的TOPCon電池,電極通過光刻制備,目前得到N_2O SiO_x的電池效率可達19.38%,與同批次NAOS SiO_x的結(jié)果相當。
【學位單位】：浙江師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ127.2;TM914.4
【部分圖文】：

圖 1.1 鈍化發(fā)射極太陽電池（PESC）結(jié)構(gòu)圖[34]ESC 的問題，人們提出了鈍化發(fā)射極和背面電池（PPERC）的結(jié)構(gòu)，如圖 1.2 所示。該電池前后均用氯

圖 1.2 鈍化發(fā)射極和背面電池（PERC）結(jié)構(gòu)圖[22]步改善 PERC 電池的性能，于是在 PERC 的基礎(chǔ)上的SiOx鈍化層和減反層，在電池背面接觸孔處進行背面定域擴散（Passivated Emitter，rear locally-diffu

鈍化發(fā)射極背面定域擴散（PERL）電池結(jié)構(gòu)圖

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本文編號：2817144