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n型晶體硅／p型非晶硅異質(zhì)結(jié)太陽電池的研制

2012-03-21 14:57

　　1前言

　　采用寬帶隙的非晶硅作為窗口層或發(fā)射極，單晶硅或多晶硅片作襯底，形成了非晶硅／晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池，稱為HIT（heterojunction with intrinsic thin-layer）太陽電池。它可以同時實(shí)現(xiàn)pn結(jié)和優(yōu)異的表面鈍化，并且所有工藝可在低溫（《200℃）下完成，既減少了能耗，又能避免硅片在高溫處理過程中可能產(chǎn)生的性能退化。由于這種電池既利用了薄膜制造工藝優(yōu)勢同時又發(fā)揮了晶體硅和非晶硅的材料性能特點(diǎn)，具有實(shí)現(xiàn)高效低成本硅太陽電池的發(fā)展前景，成為光伏能源領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。

　　本文通過分析測試HIT太陽電池制備過程中硅片表面的一些鈍化技術(shù)對少數(shù)載流子壽命的影響，來研究鈍化效果，摸索出提高電池效率的途徑，并結(jié)合背電場工藝，研制出高效率的HIT太陽電池。

　　2實(shí)驗(yàn)

　　實(shí)驗(yàn)中我們選用的襯底為n型單面拋光直拉單晶硅片。首先對硅片進(jìn)行嚴(yán)格的化學(xué)清洗。然后通過改變鈍化方法和工藝條件分別進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，測試硅表面的少子壽命，測試儀是采用SEMLABWT一1000型的微波光電導(dǎo)衰減儀（μ一PCD）。采用射頻等離子體輔助化學(xué)氣相沉積（RF-PECVD）技術(shù)沉積非晶硅薄膜，在優(yōu)化鈍化條件的情況下，制備出完整的HIT電池樣品，電池的結(jié)構(gòu)為Ag／n-c-Si／i-a-Si：H／p-a-Si：H／ITO。電池的卜V特性在太陽模擬光源AMl．5光照條件（1000w／m2），25℃下測得。采用標(biāo)定過的Si探測器為參考樣品，通過量子效率（QE）測試儀得到太陽電池的光譜響應(yīng)。

　　3結(jié)果與分析

　　3．1硅表面鈍化及對電池性能的影響

　�。�1）化學(xué)預(yù)處理及其鈍化作用

圖1 硅片少子壽命隨HF溶液處理時間的變化曲線

　　圖1是硅片少子壽命隨不同HF溶液處理時間的變化曲線，可以看出用HF溶液處理后的硅片少子壽命均有提高，說明一定濃度的HF溶液能有效去除硅片表面的氧化層，提高載流子壽命。其中處理lmin后測得的少子壽命最高，并且HF溶液處理時間不宜過長，當(dāng)Time》1min后，隨著時間的增長少子壽命會有所下降，說明長時間的HF溶液腐蝕可能會破壞硅表面結(jié)構(gòu)。

　　（2）H處理及其鈍化作用

圖2 硅片少子壽命隨H處理時間的變化曲線

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晶體硅非晶硅異質(zhì)結(jié)太陽電池表面鈍化