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HBC太阳电池正面场钝化技术研究

HBC太阳电池正面场钝化技术研究

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作者：张璟南昌大学

学位级别：硕士

背接触异质结太阳电池（HBC）结合了背接触结构和异质结结构的优势,是目前单结晶硅太阳电池世界效率记录保持者。目前对HBC电池的研究主要集中在背面图案设计、栅线接触电阻、载流子运输损耗以及优化后表面钝化性能上,而对正面的场钝化... 详细信息

背接触异质结太阳电池（HBC）结合了背接触结构和异质结结构的优势,是目前单结晶硅太阳电池世界效率记录保持者。目前对HBC电池的研究主要集中在背面图案设计、栅线接触电阻、载流子运输损耗以及优化后表面钝化性能上,而对正面的场钝化技术研究较少。本论文主要以HBC电池正面场钝化技术作为研究对象,使用模拟软件Crosslight APSYS对HBC电池进行结构建模,分析前表面不同结构参数对HBC电池正面场钝化效果的影响,并通过实验制备电池前表面结构,探究最优工艺方案。本论文的主要研究结果如下:（1）通过模拟研究了HBC电池正面的n型非晶硅掺杂浓度和氮化硅（Si nx）薄膜固定电荷密度对电池性能的影响,并从前表面电场强度和模拟电池效率等多个角度进行了详细分析。研究结果表明:提高Si nx薄膜固定电荷密度可增加正面电场强度,从而增强场钝化效果,并提高电池模拟效率。提高n型非晶硅的掺杂浓度会使i-a-Si:H/c-Si界面的能带弯曲更加显著,从而导致正面电场强度的提升。这进一步增强了场钝化效果,使其更有效地对载流子进行选择性,同时减小电池内部的复合,提高电池模拟效率,同时,当正面场钝化效果越强时,n型非晶硅层的浓度均匀性对电池性能的影响越小。（2）通过等离子气相沉积法（PECVD）沉积Si nx薄膜,并以Si nx薄膜和n型单晶硅片为基础构建MIS结构,采用C-V法对Si nx薄膜的固定电荷密度进行测试分析,并将实验制备的薄膜参数导入模拟软件中计算,以探究最优工艺方案。研究结果表明:随着气体流量比（nH3/Si H4）的升高,Si nx薄膜的折射率下降,固定电荷密度增加,使得薄膜场钝化效果增强,结合模拟结果可得气体流量比为8时为最佳。随着沉积温度的升高,Si nx薄膜的折射率不变,固定电荷密度增加,考虑过高的温度会影响非晶硅薄膜的性能,所以取沉积温度为250℃为最佳沉积温度。随着射频功率的提高,Si nx薄膜的折射率先降低后升高,固定电荷密度先增加后减少,结合模拟结果可得射频功率为200W时为最佳。（3）通过热丝化学气相沉积法（HWCVD）沉积n型非晶硅薄膜,改变PH3流量以改变薄膜掺杂浓度,探究掺杂浓度对薄膜钝化性能和前表面结构场钝化效果的影响。研究结果表明:随着PH3流量的增加,n型非晶硅薄膜的钝化性能先增强后减弱,前表面结构的场钝化效果先增大后减小。

关键词：背接触异质结太阳电池(HBC) 正面场钝化氮化硅薄膜 n型非晶硅薄膜

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