氢气保护FZ硅掺镓研究

掺镓硅(Si∶Ga)单晶是制作8～14μm波段红外焦平面阵列光电导探测器的优良材料,它可实现探测器阵列与信号处理电子线路的集成化。真空FZ硅掺镓试验表明,镓在区熔过程中一边发生分凝,一边向外蒸发。采用高纯氢气(略大于latm,纯度99.9999％)作保护气氛后镓的蒸发被抑制,硅中镶浓度已达1.8×10~(16)atom/cm~3,且纵向均匀性大为改善。新的掺镓方法避免了对超高纯硅棒可能引入的沾污,保证了单品质量。     

铝背场对单晶硅太阳电池输出特性的影响

利用PCID软件模拟了n~+/p-p~+结构的单晶硅太阳电池铝背场与硅片厚度对其输出特性的影响.结果表明,有铝背场时太阳电池获得明显的开路电压、短路电流以及光电转换效率的增益;硅片厚度越小,铝背场对其输出特性的影响越大;在有铝背场情况下,硅片厚度为120μm时,可获得最大的光电转换效率.

Abstract：

The PC1D was usecl to simulate the influence of Al-BSF and wafer thickness on electrical properties of n~+/p-p~+ structural monocrystalline silicon solar cells. It is found that solar cells with the Al-BSF structure can gain obvious open circuit voltage, short-circuit current, as well as photoelectric conversion efficiency; the smaller the wafer thickness is, the bigger of the effect of Al BSF works on the electrical properties; when the wafer thickness is 120 m, the solar cells can get the biggest photoelectric conversion efficiency.     

体内和表面复合中心对单晶硅太阳电池电学性能的影响

利用TCAD半导体器件仿真软件详细地分析了体内和表面复合中心对产业化P型单晶硅太阳电池电学性能的影响。重点分析了当复合中心存在于太阳电池体内和表面时,电池内量子效率、暗电流及转换效率的变化特点。结果表明:对于单晶硅太阳电池,存在体复合中心临界密度(≈1×10~(13) cm~(–3))和表面复合中心临界密度(≈1×10~(12)cm~(–3))。当体内和表面复合中心密度分别小于其临界密度时,复合中心对太阳电池内量子效率、暗电流、短路电流密度、开路电压及转换效率的影响较小。但当体内和表面复合中心密度大于其临界密度时,随着体内和表面复合中心密度的增大,太阳电池电学性能随之显著降低。     

单晶硅太阳电池纳米减反射膜的研究

报道了用热喷涂工艺制备单晶硅太阳电池纳米减反射膜的研究结果 ,讨论了衬底温度对 Ti Ox 纳米减反射膜结构及折射率的影响 ,优化了热喷涂的工艺条件 ,并研究了 Ti Ox 纳米减反射膜对单体太阳电池效率的贡献。实验证明 ,用热喷涂工艺制备的纳米 Ti Ox 减反射膜可使 1 0 0 mm× 1 0 0 mm单体太阳电池的平均光电转换效率增加 8%～ 9%。     

高方块电阻发射区单晶硅太阳电池的性能优化

通过提高发射区的方块电阻和优化发射区的磷杂质浓度纵向分布,制备了性能优良的单晶硅太阳电池。I-V测量分析表明:高表面活性磷杂质浓度浅结发射区太阳电池短路电流密度、开路电压和填充因子分别提高了0.32mA/cm2,1.19mV和0.22%,因此转换效率提高了0.22%。内量子效率分析表明:高表面活性磷杂质浓度浅结发射区太阳电池短路电流密度的提高是由于短波光谱响应增强了。SEM分析表明:高表面活性磷杂质浓度浅结发射区太阳电池在发射区硅表面沉积的Ag晶粒分布数量更多、一致性更好,从而更容易收集光生电流传输到Ag栅线,改善了太阳电池的性能。     

不同单晶硅衬底的多孔硅的拉曼和致发光谱研究

用拉曼谱和光致发光谱研究了不同掺杂类型和掺杂浓度的单晶硅衬底上制备的多孔硅（PS）。根据拉曼谱估计了不同衬底PS的硅残留体的尺寸，结果与其它实验的结论相符。把由拉曼谱得到的PS尺寸和由光致发光谱得到的PS荧光峰能量相对比，发现单纯的量子限制模型不能统一解释不同衬底PS的光发射现象。     

掺铒光纤放大器及无源器件组件的研究

本文对掺铒光纤放大器的放大机理作了阐述，讨论了掺铒光纤放大器的应用前景和进一步发展需解决的问题，并对用于掺铒光纤放大器实用化的组件作了探讨。     

掺硼p型晶硅太阳电池LID恢复研究

随着p型晶体硅太阳电池转换效率的不断提高,由于光致衰减(LID)造成的效率损失问题也日益突显.文章通过光辐照的方式分别对电池片和经过光衰处理后的电池片进行抑制光衰和光衰恢复处理,前者光衰幅度极大下降,后者光衰得到很好的恢复,并且达到了一个相对稳定的状态,表明光恢复处理可以很好地改善掺硼p型晶体硅太阳电池的LID现象.特别地,针对p型高效电池结构钝化发射区和背表面电池(PERC)技术来说,光恢复处理工艺基本上克服了LID的现象,24 h光衰幅度仅为0.03％.LID现象的解决,将为PERC技术的大规模推广奠定基础.     

太阳电池用单晶Si表面的织构化研究

在碱溶液各向异性腐蚀单晶硅片制备绒面的过程中,固定反应温度和添加剂体积分数,重点研究了金字塔倾斜角α的大小与反射率间的关系,并分析了反应时间和NaOH溶液的浓度对表面织构的影响.用分光光度计测量了制备绒面的反射率,结果表明,当腐蚀时间为40 min,NaOH质量分数为2.5％时,在400nm～1 100nm波长范围内,...     

电注入退火条件对铸造单晶硅PERC电池抗LID效应影响的研究

铸造单晶硅太阳电池由于性价比高,在晶硅太阳能市场占有越来越重要的地位。文章以B和Ga共掺杂的铸造单晶硅钝化发射和背面(PERC)电池为研究对象,采用现有工业生产的电注入退火方法,分别进行了260和180℃温度下的不同电注入条件退火处理和随后的光致衰减(LID)效应分析。分析表明:经180℃的电注入退火处理,电池效率的变化率为-0.64%,经60kW·h的光照后,电池效率比退火前降低了2.79%。而经过260℃的电注入退火处理后,电池效率提高1.12%,且经60kW·h的光照后,电池效率比退火前仅下降1.96%。这些结果说明,260℃的电注入退火条件更适用于铸造单晶硅电池的抗LID处理。     

太阳能电池单晶Si表面织构化的工艺改进

通过实验分析Na2SiO3和Na3PO4混合溶液对〈100〉晶向的单晶Si片的各向异性腐蚀过程,探讨了Na2SiO3溶液和Na2SiO3、Na3PO4混合溶液对表面织构化的影响机制,并且对制绒前Si片的电化学清洗过程和混合溶液的反应温度和反应时间等参数的变化对金字塔绒面微观形貌的影响做了分析。最终通过大量实验得到,用质量分数为4%的Na2SiO3和2%的Na3PO4混合溶液在78℃腐蚀60min,单晶Si片表面可获得最佳反射率为11.98%的减反射绒面。单晶Si片表面的反射率优于单独使用Na2SiO3溶液腐蚀,更重要的是制得了很好的均匀性表面。     

表面活性剂在单晶硅太阳能电池片制绒中的作用

表面活性剂在晶体硅电池清洗制绒中具有重要的作用。在现有大规模产业化生产线NaOH＋H2O＋异丙醇（IPA）制绒体系的基础上,研究了复配表面活性剂替代异丙醇的可行性。通过测试不同浓度复配表面活性剂条件下制备得到绒面的表面反射率和SEM形貌图,测试研究结果显示,复配表面活性剂的制绒效果要显著优于以异丙醇（IPA）为添加剂的腐蚀溶液,且复配表面活性剂浓度在略大于临界胶束浓度得到最优实验结果。     

NIP型非晶硅薄膜太阳能电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术制备非晶硅(a-Si)NIP太阳能电池,其中电池的窗口层采用P型晶化硅薄膜,电池结构为Al/glass/SnO2/N(a-Si:H)/I(a-Si:H)/P(cryst-Si:H)/ITO/Al.为了使P型晶化硅薄膜能够在a-Si表面成功生长,电池制备过程中采用了H等离子体处理a-Si表面的方法.通过调节电池P层和N层厚度和H等离子体处理a-Si表面的时间,优化了太阳能电池的制备工艺.结果表明,使用H等离子体处理a-Si表面5 min,可以在a-Si表面获得高电导率的P型晶化硅薄膜,并且这种结构可以应用到电池上;当P型晶化硅层沉积时间12.5 min,N层沉积12 min,此种结构电池特性最好,效率达6.40%.通过调整P型晶化硅薄膜的结构特征,将能进一步改善电池的性能.     

单晶Si太阳能电池工艺仿真与性能分析

日益成熟的集成电路工艺与器件计算机辅助设计工具有助于缩短半导体工艺和器件的开发周期、降低开发成本,因而越来越被广泛应用。基于TCAD工具,给出了一种简单pn结太阳能电池的工艺过程,详细介绍了其短路电流、开路电压、填充因子以及转换效率等性能参数的仿真方法,并以p型衬底上单晶Si太阳能电池为例,分别讨论了其伏安特性、光谱特性、照度特性和温度特性。与实验方法相比较,基于TCAD的辅助设计方法对加快国内太阳能电池工艺的技术发展将起到积极的作用。     

微晶硅材料高速生长及其在太阳能电池中的应用

高气压耗尽RF-PECVD在高速生长优质微晶硅材料和太阳能电池方面具有巨大的优势.采用这种沉积方法,本征微晶硅材料的生长速度提高到0.32 nm/s,晶化率达58.2%.把这种高速生长的微晶硅材料用作太阳电池的本征吸收层,在没有优化工艺参数和没有采用ZnO增反电极时,电池的转换效率达到4.8%.     

晶硅太阳电池上表面增透膜研究

利用传递矩阵法(TMM)优化设计多种介质膜材料的单层、双层增透膜结构。利用Silvaco软件的ATLAS器件仿真模块建立基于优化增透膜结构的二维晶硅太阳电池结构。对比分析了具有不同单层、双层增透膜结构的晶硅太阳电池的光谱响应情况。结果表明:在200~1100 nm波长范围内,由多种不同介质材料组成的双层增透膜比单层增透膜具有更小的光反射损耗;双层增透膜结构可有效降低晶硅太阳电池的光谱响应损耗,且性能优于单层增透膜情况。其中MgF2/ZnS双层增透膜减反效果最好,对380~1000 nm波长范围的入射光,可将上表面光反射率降低到5%以下。     

单晶硅表面机械划痕和氧化层在湿法刻蚀中的掩膜行为对比研究

摩擦诱导选择性刻蚀具有加工成本低、流程简单、低加工损伤等优势,是实现单晶硅表面微纳米结构构筑的重要途径.为探究摩擦诱导机械划痕在单晶硅表面微纳加工中的掩膜行为,实验研究了选择性刻蚀中机械划痕掩膜下的线/面结构形貌与高度特征,并将其与氧化层掩膜进行对比.实验发现机械划痕掩膜性能与氧化层无明显差异,并讨论了两种不同掩膜下选择性刻蚀中纳米结构的形貌演变机理.最后,实现了采用不同掩膜的复合纳米图案加工.研究结果可为基于摩擦诱导选择性刻蚀的单晶硅表面高质量可控加工提供依据.