隧穿氧化硅/金属钪电子选择收集钝化接触结构在N型晶硅电池中的应用

发布时间：2021-12-17 14:16

　　由于N型硅片具有体寿命高、几乎无光致衰减效应、对常见杂质元素容忍度高等优点,因此相比P型晶硅电池,N型晶硅电池有望获得更高的光电转换效率。但是,N型晶硅电池存在电子收集困难、扩硼难等问题,同时进一步提高电池效率必须降低表面复合速率。电子选择收集接触钝化结构的引入可以同时改善界面接触并具有表面钝化作用,同时实现全表面的载流子收集结构可以获得更高的填充因子,其应用有助于制备更高效率的N型晶硅电池。本文主要研究了隧穿氧化硅/金属钪电子选择收集钝化接触结构在N型晶硅电池中的应用。隧穿氧化硅（SiO_x）可以饱和硅表面的悬挂键,带来一定的化学钝化效果;低功函数金属钪（Sc）的引入可以改善界面接触,同时具有场钝化作用。本文研究了热硝酸法隧穿氧化硅、E型枪电子束（E-beam）真空蒸发法Sc薄膜的制备工艺、物相、化学元素分析以及隧穿氧化硅/低功函数金属Sc薄膜结构的电学性能、在晶硅电池中的应用,最后使用AFORS-HET软件模拟了隧穿SiO_x/低功函数金属作为电子选择收集钝化接触结构的性能。主要研究结果如下:（1）热硝酸氧化法制备的SiO_x

【文章来源】： 江苏大学江苏省

【文章页数】：100 页

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 太阳能电池的基本工作原理
    1.3 太阳能电池的基本电学参数
    1.4 晶硅太阳能电池的效率损失及措施
    1.5 N型晶硅电池的发展优势
    1.6 金属与N型硅的接触
        1.6.1 物理机制
        1.6.2 肖特基接触理论
        1.6.3 表面态对金属/n-Si接触影响
        1.6.4 改善金属/n-Si接触的途径
    1.7 表面复合与表面钝化
        1.7.1 少子复合理论
        1.7.2 陷阱辅助复合（SRH复合）机制
        1.7.3 表面复合机制
        1.7.4 表面钝化
    1.8 载流子选择收集钝化接触
        1.8.1 载流子选择收集钝化接触概念及作用机理
        1.8.2 隧穿氧化硅在钝化接触结构中的应用
        1.8.3 电子选择收集功能材料
    1.9 选题依据和主要研究内容
        1.9.1 选题依据
        1.9.2 主要研究内容
第二章 热硝酸法超薄氧化硅薄膜的制备与表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料和所需仪器
        2.2.2 实验过程
    2.3 隧穿氧化硅薄膜厚度的测定
        2.3.1 椭偏法测量氧化硅薄膜厚度
        2.3.2 热硝酸法工艺参数对氧化硅薄膜厚度的影响
        2.3.4 退火温度对氧化硅薄膜厚度的影响
    2.4 隧穿氧化硅薄膜的钝化性能
        2.4.1 Sinton少子寿命仪的工作原理
        2.4.2 退火温度对氧化硅钝化性能的影响
    2.5 本章小结
第三章 E-beam蒸发法制备硅基钪薄膜
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料和所需仪器
        3.2.2 实验过程
    3.3 硅基钪薄膜的厚度测定
    3.4 硅基钪薄膜的表面形貌
    3.5 n-Si/SiO_x/Sc界面功函数的测定
    3.6 钪的氧化行为
    3.7 本章小结
第四章 隧穿氧化硅/金属钪结构的电子收集和表面钝化性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料和所需设备
        4.2.2 实验过程
    4.3 n-Si/SiO_x/Sc界面的接触电阻率
        4.3.1 CoxandStrack法测试接触电阻率原理
        4.3.2 氧化硅退火温度对界面接触的影响
        4.3.3 钪厚度对界面接触的影响
        4.3.4 金属化后退火对界面接触的影响
    4.4 隧穿SiO_x/Sc结构的钝化性能
    4.5 本章小结
第五章 含隧穿氧化硅/金属钪背结构的N型晶硅电池的制备与测试
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验材料和仪器
        5.2.2 实验过程
    5.3 退火温度对Al₂O₃/SiNx结构的钝化、减反性能的影响
    5.4 金属化后退火对前电极/扩散层间接触的影响
    5.5 电池性能分析及改善
    5.6 电池效率损失分析和后续效率提升措施
    5.7 本章小结
第六章 关于隧穿氧化硅/低功函数金属电子选择收集钝化接触结构的数值模拟研究
    6.1 引言
    6.2 模拟设置说明
    6.3 氧化硅厚度和金属的功函数对表面钝化性能的影响
    6.4 中间过渡缺陷层对钝化性能的影响
    6.5 氧化硅层质量对钝化性能的影响
    6.6 氧化硅厚度、金属功函数对界面电子收集、输运能力的影响
    6.7 晶硅电池模拟
    6.8 本章小结
第七章 结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的学术研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能电池的开发趋势 [J].   中外能源. 2010(05)
[2]太阳能电池技术应用与发展 [J]. 赵书利,叶烽,朱刚.  船电技术. 2010(04)
[3]晶体硅太阳能电池少子寿命测试方法 [J]. 周春兰,王文静.  中国测试技术. 2007(06)
[4]关于用UPS测量功函数 [J]. 张滨,孙玉珍,王文皓.  物理测试. 2007(04)
[5]椭偏仪的原理和应用 [J]. 余平,张晋敏.  合肥学院学报(自然科学版). 2007(01)
[6]真空镀膜技术的现状及发展 [J]. 王银川.  现代仪器. 2000(06)
[7]21世纪太阳电池发展趋势 [J]. 赵玉文,林安中.  太阳能. 1999(04)
[8]我国阳光发电技术面临的问题和对策 [J]. 陈哲艮.  能源工程. 1999(01)
[9]椭圆偏振仪原理及其在MOS工艺中的应用 [J]. 倪沛然.  微电子学. 1979(04)

博士论文
[1]金属钪的成膜特性与吸氘性能研究[D]. 吴清英.中国工程物理研究院. 2012

硕士论文
[1]晶体硅太阳电池用硅片表面钝化的研究[D]. 郭春林.浙江大学. 2014



本文编号：3540293