硅基同质异质结太阳电池研究

发布时间：2020-07-07 14:20

【摘要】：含有本征薄层的硅异质结(HIT)太阳电池被认为是实现高效太阳电池的有效途径,然而其电池性能对工艺/物理参数十分敏感,这使得在大批量生产中稳定地制备出高效太阳电池面临挑战。近年来,结构中同时含有同质结和异质结的硅基同质异质结(H-H)太阳电池因有望解决这一难题而引起了广泛的关注,然而我们还没有完全搞清楚工艺/物理参数对硅基H-H太阳电池性能的影响。在本研究工作中,我们借助AFORS-HET模拟软件探究了多种物理参数对硅基H-H太阳电池性能的影响,以及它们背后的物理机制。研究发现相比于传统的HIT太阳电池,硅基H-H太阳电池性能对(i)透明导电氧化物层的功函数,(ii)氢化非晶硅/晶硅(a-Si:H/c-Si)界面处的缺陷态密度,(iii)p型a-Si:H(p-a-Si:H)层内的悬挂键缺陷态密度,p-a-Si:H层的(iv)掺杂浓度和(v)厚度都更加不敏感。这一优势是因为硅基H-H电池结构中界面复合和a-Si:H区域内的总复合受上述参数的影响都更小,其根本原因是得益于同质结的场效应钝化。因此,硅基H-H结构的设计为更稳定地生产出高效太阳电池提供了可能性。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM914.4
【图文】：

上海交通大学硕士学位论文年全球累计装机达到了 303 GW，总装机增速高达 33%；同年新增装机容量为 75GW，对应增速是 41%。作为能源消耗大国，中国自然也加入了大力发展光伏产业的行列，提出了智能光伏产业行动计划、“领跑者”计划等，从政府层面全力促进光伏市场的发展。我国已经连续两年成为全球光伏发电累计装机最多的国家，2016 年全国光伏发电新增装机容量为 34.5 GW，占全球装机增量的 46%；而 2017年前三个季度全国新增装机约 43 GW，同比增加 50%-60%。可见，我国乃至全球的光伏市场均呈现出蓬勃发展的态势，利用太阳能光伏发电有着巨大的市场前景。

上海交通大学硕士学位论文杂质元素以获得 p 型硅，在本征硅中掺入 V 族元素例如磷来获得 n 型硅。当我们将 n 型硅和 p 型硅接触的时候，便形成了 p-n 结。在 p 型硅中，多子是空穴；而在 n 型硅中，多子是电子。当这两种掺杂类型的硅形成 p-n 结时，由于浓度差的存在空穴会从 p 区扩散到 n 区，同时电子会从 n 区扩散到 p 区，从而形成从 n区指向 p 区的内建电场。这一内建电场的存在将对多子的继续扩散产生阻碍作用，而对 n 区少子空穴、p 区少子电子朝另一方的漂移起到促进作用。当少子运动产生的漂移电流和多子运动产生的扩散电流平衡时，获得了稳定的 p-n 结。

[10].图1.4显示的是PERL太阳电池的结构示意图[9]。为了追求更高的电池效率，我们通常采用 1.0 Ω·cm 电阻率和 450 μm 厚度的高寿命 p 型区熔(FZ)硅片作为衬底材料[8,11-13]。前后表面都可以用热生长的二氧化硅(SiO2)薄层进行钝化，同时电池背表面也可以通过原子层沉积氧化铝进行钝化。这一薄氧化层大大减小了电池

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本文编号：2745222