a-Si/c-Si异质结太阳能电池的制备与性能研究

发布时间：2023-02-11 09:26

　　随着社会经济的发展,能源危机和环境污染问题加剧,寻找清洁可再生能源已成为世界范围能源研究的重点。其中太阳能光伏行业的发展尤为迅猛,目前光伏市场的主流技术仍为晶硅电池技术,但新结构、新材料的出现为光伏技术的发展注入了新的活力,a-Si/c-Si异质结太阳电池就是典型的新型结构电池之一。a-Si/c-Si异质结太阳电池具有众多优点,包括效率高、成本低、稳定性好、制备温度低等。目前,异质结电池的实验室效率最高达到26.7%(日本Kaneka公司),在2016年组件的商业化生产效率达到了 23.8%,创下了新的记录。本文针对a-Si/c-Si异质结太阳电池的独特结构,以晶向(100)的p型单晶硅为基片,采用射频磁控溅射方法制备不同厚度的非晶硅膜,并利用快速热扩散技术实现电池发射层的制备,以得到p-n结。探究不同厚度的非晶硅膜在不同的扩散条件下对非晶硅膜晶化情况和对发射层厚度的影响,并对电池性能进行表征。利用台阶仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱测试、X射线衍射、电流-电压特性测试等不同检测技术进行表征,获得的主要结果为:(1)利用磁控溅射方法采用高纯本征硅靶材,以200W的射频功率、300℃的衬底温...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 太阳能电池的发展及现状
        1.1.1 能源危机及新能源的发展
        1.1.2 太阳能电池技术的发展及现状
    1.2 a-Si/c-Si异质结太阳能电池
        1.2.1 a-Si/c-Si异质结太阳能电池介绍
        1.2.2 a-Si/c-Si异质结太阳能电池的现状和意义
    1.3 a-Si/c-Si异质结太阳能电池制备过程的关键技术分析
        1.3.1 本征非晶硅层的重要性
        1.3.2 提高a-Si/c-Si异质结太阳能电池效率的关键技术
    1.4 论文内容与安排
第2章 a-Si/c-Si异质结太阳能电池的制备系统和表征技术
    2.1 a-Si/c-Si异质结太阳能电池的制备系统
        2.1.1 磁控溅射(MS)系统
        2.1.2 快速热扩散(RTD)系统
        2.1.3 湿法刻蚀和丝网印刷系统
    2.2 a-Si/c-Si异质结太阳能电池的表征技术
        2.2.1 非晶硅膜厚度和形貌的表征技术
        2.2.2 非晶硅膜结晶率的表征技术
        2.2.3 快速扩散的表征技术
        2.2.4 电池性能的表征技术
    2.3 本章小结
第3章 a-Si/c-Si异质结太阳能电池器件的制备和表征
    3.1 a-Si/c-Si异质结太阳能电池结构的选择
    3.2 衬底材料的选择和处理
    3.3 本征非晶硅层的制备
    3.4 发射层的制备
    3.5 湿法刻蚀工艺
    3.6 电极的制备及欧姆接触的形成
    3.7 非晶硅层的表征
        3.7.1 非晶硅厚度的表征
        3.7.2 非晶硅层表面形态的表征
    3.8 发射层厚度的测量与选择
        3.8.1 磨角染色法实验
        3.8.2 测量结果与分析
        3.8.3 快速热扩散机理与分析
    3.9 RTD过程对非晶硅膜晶化的影响
        3.9.1 Raman测试结果与分析
        3.9.2 结晶率的计算与分析
        3.9.3 XRD测试结果与分析
        3.9.4 晶粒尺寸的计算与分析
    3.10 本章小结
第4章 a-Si/c-Si异质结太阳能电池器件制备及性能分析
    4.1 a-Si/c-Si异质结太阳能电池器件的制备
    4.2 a-Si/c-Si异质结太阳能电池器件的性能分析
    4.3 效率损失分析
        4.3.1 光损失的影响
        4.3.2 本征非晶硅厚度的影响
        4.3.3 发射层厚度的影响
        4.3.4 缺陷态的影响
        4.3.5 串联电阻和并联电阻的影响
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3740130