变温磷吸杂对多晶硅性能的影响

用微波光电导衰减仪(μ-PCD)研究了不同温度和时间的恒温和变温磷吸杂处理对铸造多晶硅片电学性能的影响。实验发现:变温吸杂明显优于恒温吸杂,特别是对原生高质量多晶硅;其优化的变温磷吸杂工艺为1000℃/0.5h 700℃/1.5h;而在高温恒温吸杂中,多晶硅少子寿命值反而显著下降。实验现象表明:磷吸杂效果主要是与过渡族金属的溶解、扩散和分凝有关。     

多孔硅在多晶硅太阳电池上的应用

在化学法制作的多孔硅的硅片上制备得到５ｃｍ×５ｃｍ太阳电池，效率为９．６％。对多孔硅进行了萤光光谱及反射率测量，并对多孔硅在太阳电池上的应用进行了讨论。     

杂质和缺陷对铸造多晶硅寿命分布的影响

铸造多晶硅的原生少子寿命沿晶锭生长方向呈倒U字型分布,对应于硅锭体内缺陷和主要杂质的规律性分布.硅锭中部Fe浓度低,微缺陷较少,对应的体寿命相对较高.硅锭底部高浓度的O、Fe杂质及高密度微缺陷导致了该区域体寿命偏低;硅锭顶部存在高浓度的C、Fe杂质及大量微缺陷,尤其是高密度位错与铁的相互作用导致该区域体寿命偏低.大量沉淀和结构缺陷并存使得晶锭底部和顶部的材料难以通过吸杂和钝化来改善少子寿命.     

铸造多晶硅硅片的磷吸杂研究

主要研究了铸造多晶硅晶锭不同位置的硅片在磷吸杂前后电学性能的变化.结果发现,经过870%磷吸杂40 min后不同位置处硅片的少数载流子寿命都有显著的提高,其中来自硅锭底部硅片的少数载流子寿命的提高程度明显低于来自顶部样品寿命的提高幅度.由于氧的分凝效应,在铸造多晶硅底部材料中含有较高浓度的间隙氧.结果表明,多晶硅磷吸杂的效果不仅与材料中过渡族金属的分布以及形态有关,而且还可能与硅中氧的浓度有关.     

铸造多晶硅中杂质对少子寿命的影响

应用微波光电导衰减仪(μ-PCD)测得了铸造多晶硅硅锭沿生长方向少子寿命的分布图。结果显示:距离硅锭底部4~5cm以及顶部约2cm的范围内均存在一个少子寿命值过低的区域,而硅锭中间区域的少子寿命值较高且分布均匀。通过将样品在200℃下热处理10min,根据处理前后少子寿命值的变化,获得了间隙铁浓度沿硅锭方向的一维线性分布曲线。从曲线中可以发现铁在硅锭两端浓度较高,这与硅锭冷却过程中铁从坩埚向硅锭底部发生的固相扩散以及铁的分凝特性有关。另外通过傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)测试发现间隙氧浓度在硅锭底部较高,呈现从硅锭底部向顶部逐渐降低的趋势。研究结果表明硅锭中存在的高浓度的氧、铁等杂质为影响其少子寿命值的关键因素。     

多晶硅太阳电池少子寿命的数值模拟

主要引入载流子的有效迁移率和有效扩散长度两个物理量,对多晶硅的少子寿命进行数值模拟.在此基础上建立了多晶硅太阳电池的一维物理模型,采用数值模拟方法对其在AM1.5太阳光入射下的电池输出特性Lsc、Voc、FF和η进行模拟计算,着重分析了晶粒尺寸和基区少子寿命对多晶硅太阳电池性能的影响.模拟结果表明,晶粒尺寸和少子寿命是影响多晶硅太阳电池性能的两个关键因素.当少子寿命较低时,晶粒尺寸对电池效率的影响不大,此时电池效率的提高受限于少子寿命;当少子寿命增大时,电池效率随晶粒尺寸的增大显著提高.同时,从模拟结果可得到电池效率与少子寿命和晶粒尺寸之间的定量关系.     

热退火对太阳电池用多晶硅特性的影响

对多晶硅片进行三步退火处理,用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和准稳态光电导衰减法(QSSPCD)测硅片退火前后氧碳含量及少子寿命,并对单晶硅片做同样处理进行比较。实验发现:经三步退火后,多晶硅比单晶硅氧碳含量下降的幅度大,这表明多晶硅内部形成的氧沉淀多,其体内的高密度缺陷如晶界、位错等对氧沉淀的形成有促进作用。多晶硅与单晶硅少子寿命大大提高,可能是由于高温退火后晶体内部形成氧沉淀及缺陷的络和物可以作为电活性杂质的吸除中心,从而减少了分散的载流子复合中心,提高了硅片的少子寿命。变化趋势的不同与晶体内部结构有关。     

多晶硅太阳电池低温变温扩散工艺的优化

采用少子寿命测试仪对扩散前后的硅片少子寿命进行了分析,当扩散后的方块电阻控制在55～65Ω时,低温变温扩散工艺处理的硅片少子寿命最高达到12.18μs,低温恒温扩散工艺处理的硅片少子寿命为10.67μs,高温恒温扩散工艺处理的硅片少子寿命为8.20μs。低温变温扩散工艺处理的太阳电池分别比传统的低温恒温扩散工艺处理和高温恒温扩散工艺处理的太阳电池转换效率提高0.79%和0.42%。     

快速热处理工艺下金属杂质对铸造多晶硅少子寿命的影响

利用离子注入技术在铸造多晶硅中分别引入铜、铁、镍杂质玷污,用微波光电导衰减(μ-PCD)仪测试技术研究了铜、铁、镍杂质对硅片少子寿命的影响.研究发现:原生铸造多晶硅片和离子注入铜、铁、镍杂质的多晶硅片经1000℃常规热处理2h后少子寿命值都会降低,下降幅度基本一致.原生硅片在低中温条件下,少子寿命值呈现先下降后上升的趋势;当硅片经高温RIP后,其少子寿命值得到明显改善.低中温RTP条件下,经铜、镍杂质玷污的硅片随着退火温度的升高,少子寿命变化不大.高温RTP条件下,经铜、铁、镍杂质玷污后硅片的少子寿命迅速下降.实验结果表明高温RTP能够提高杂质含量较低硅片的少子寿命,而对杂质含量较高硅片的少子寿命有负面影响.     

硅纳米线阵列太阳电池的性能分析

采用金属催化腐蚀法分别在(100)和(111)硅片表面制备出大面积垂直排列和倾斜排列的单晶硅纳米线阵列,垂直阵列在300～1000nm波段的平均反射率约为2.5%,倾斜阵列在该波段的平均反射率约为5%。基于垂直阵列和倾斜阵列制作的硅纳米线阵列太阳电池的最高转换效率分别为9.31%和11.37%。倾斜阵列电池的串联电阻比垂直阵列电池有所减小,使电池填充因子增大,性能有所提升。载流子复合是硅纳米线阵列太阳电池中电学损失的主导,使电池性能明显低于常规单晶硅电池。     

用开路电压法测硅太阳电池中少数载流子寿命

太阳电池基区的少数载流子寿命是影响电池效率的重要因素之一。开路电压衰减法(OCVD)具有直接、简单、重复性好等特点，可准确测量器件的少数载流子寿命。该文分别介绍了利用纳秒激光器和发光二极管(LED)作为OCVD的光源，测量晶体硅太阳电池的少子寿命，结果发现可以利用脉冲信号发生器带动发光二极管作为脉冲光源，取代纳秒激光器，来测量单晶硅和多晶硅太阳电池的少子寿命。     

多晶硅薄膜太阳电池厚度和晶粒尺寸对其性能的影响

利用PC1D计算了结构为n^ /p小和n^ /p—p^ 多晶硅薄膜太阳电他的品粒尺寸和薄膜厚度对其Voc，Jsc和η的影响。计算结果表明：对无陷光结构的多晶硅薄膜太阳电池，要获得10％的效率，薄膜厚度至少应大于22μm；晶粒尺寸大于薄膜厚度的4倍时，晶界复合对载流子寿命的影响可以忽略；同时表明：太阳电他的背表面场(BSF)对提高多晶硅薄膜太阳电他的性能具有很大的作用。     

多晶硅太阳电池的表面和界面复合

根据晶格的周期性排列中断而在边界产生悬挂键理论,分析了多晶硅太阳电池的表面和界面复合问题,指出对表面和界面进行纯化和建立合适的表面和界面场是降低表面和界面对光生少数载流子的复合速度,从而降低表面和界面复合电流,提高光电流输出的重要方法。     

RTCVD工艺制备poly—Si薄膜太阳电池的研究

报道了快速热化学气相沉积（ＲＴＣＶＤ）工艺制备多晶硅（ｐｏｌｙ－Ｓｉ）薄膜及电池的实验和结果。采用ＳｉＨ２Ｃｌ２作为原料气体，衬底温度为１０３０℃时，薄膜的生长速率为１０ｎｍ／ｓ。发现薄膜的平均晶粒度及载流子迁移率与衬底温度和材料有关。用该薄膜在未抛光重掺杂磷的硅衬底上制备１ｃｍ２的ｐ＋ｎ结样品电池，无减反射涂层，其转换效率为４．５４％（ＡＭ１．５，１００ｍＷ／ｃｍ２，２５℃）。     

颗粒硅带多晶硅薄膜太阳电池的研制

以工业硅粉为原料制备出颗粒硅带（SSP），对颗粒硅带表面形态进行了分析。以SSP为衬底，采用快速热化学气相沉积（RTCVD）法生长多晶硅薄膜，并以此制作出效率为2．93％的颗粒硅带多晶硅薄膜太阳电池，这在国内属首先。并报道了对以SSP为衬底的多晶硅薄膜太阳电池的初步研究结果，同时讨论了该类电源的结构、工艺特点和改进措施。     

烧结曲线对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响

针对多晶PERC太阳电池其较大的光衰效应会影响功率输出的问题,研究烧结曲线对多晶PERC太阳电池光致衰减效应的影响。在常规烧结曲线1的基础上通过改变烧结曲线峰值温度位置得到优化烧结曲线2和优化烧结曲线3,然后将双面沉积Al₂O₃/SiNx叠层钝化膜的寿命片和丝网印刷后的多晶PERC电池分别采用不同烧结曲线热处理,最后将样品在70℃、800 W/m²环境下进行45 h光衰处理。结果发现经过烧结曲线1～曲线3处理后的寿命片少子寿命衰减率分别为63%、42%和23%,多晶PERC太阳电池转换效率的衰减率分别为6.46%、3.55%和2.30%,光衰处理后的多晶PERC电池的EL测试结果显示烧结曲线1亮度最小,曲线2次之,曲线3最大。以上结果表明,仅通过烧结炉的烧结曲线优化就可以很明显地减小多晶PERC太阳电池的光致衰减幅度,可为探究抑制多晶PERC太阳电池光致衰减效应的方法提供一种全新的思路。