太阳电池用直拉硅单晶中氧沉淀的研究

主要通过单步退火与二步退火的方法,借助于红外光谱仪,扫描电镜等研究了太阳电池用直拉硅单晶中氧沉淀性质,发现太阳电池用直拉硅单晶氧沉淀的过程不同于微电子用直拉硅单晶,尽管碳浓度很高,经过单步退火处理没有氧沉淀生成,这被认为由于晶体生长速率快等原因,太阳能用硅单晶的原生氧沉淀很少,氧沉淀缺乏原始核心的缘故,而经过750℃预退火。生成氧沉淀核心,太阳能用硅单晶中也有大量的氧沉淀产生,研究表明,如果太阳电池工艺中硅片仅经800-1100℃的单步热处理,太阳能用直拉硅单晶中的氧可能对太阳电池的效率没有影响。     

铸造多晶硅中氧与碳在连续冷却中的沉淀研究

实验结果显示,铸造多晶硅经1350℃加热1h后在高达10℃/s的速率下冷却仍会产生氧沉淀和热施主,生成氧沉淀的量和热施主的浓度在0.017～10℃/s范围内随冷却速率的增大而减少;与等温过程相比,连续冷却中的氧沉淀和热施主形成速率明显提高;碳在低至0.017℃/s冷却速率下也基本不发生沉淀析出。多晶硅片的少子寿命随冷却速率的增大而减小。基于硅中氧、碳的结构状态与扩散性质对上述沉淀动力学特征及其对多晶硅电学性能的影响进行了讨论。     

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。     

直拉硅片中间隙氧和硼对太阳电池光衰减影响的研究

为研究间隙氧和硼对于硅片少子寿命和光衰减的影响，实验中采用不同氧碳含量、不同掺杂浓度的p型(100)的直拉硅(Cz-Si)片制作太阳电池，设计了不同温度、气氛的热处理工艺。发现：太阳能级直拉单晶硅片中间隙氧含量和硼的掺杂浓度的不同对于硅片少子寿命的影响有一定的规律；硅片少子寿命值在650℃热处理时有轻微下降，而在后续650℃和950℃的热处理中有着显著的提高。当电阻率一定时，低氧的样片有利于少子寿命的提高；而在氧含量相同的情况下，掺杂硼的浓度越低，对于少子寿命的提高越有利。     

电注入退火对P型直拉PERC单晶硅太阳电池电性能和抗LID效应的影响

以p型直拉PERC单晶硅太阳电池为研究对象,研究了电注入退火在不同的电流、时间和温度条件下,电注入退火前、后太阳电池的各项电性能参数的变化,以及经过5 kWh光致衰减(LID)实验后电池电性能参数的变化,实验均采用Halm电学性能测试仪进行测试和分析。结果表明,在目前的电注入设备条件下,以6.0A的电流在180℃温度下处理35min,最有利于p型直拉PERC单晶硅太阳电池由衰减态向再生态转变;电注入退火后,电池转换效率提升了0.8%;在经过5 kWh LID后,电池的转换效率相对于初始值仅降低了0.71%,证明电注入退火可有效降低p型直拉PERC单晶硅太阳电池的LID效应。     

氧浓度对C2H4扩散火焰中碳烟形态演化的影响

利用SiC纤维沉积取样法结合扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析,研究了氧浓度对C2H4/O2/N2扩散火焰中碳烟形态特征演化的影响.由结果可见,在本文实验工况范围内,氧浓度的变化对碳烟沉积物的生成量和微观结构变化有较大影响.在氧体积分数为15%条件下,首次在火焰中心位置发现了液滴状碳烟沉积物.随着氧体积分数从15%增加到25%,碳烟沉积物逐渐由大的乳突状不规则团体向絮状和纤维状转变,碳烟的总生成量迅速增加.EDS分析表明,氧体积分数在促进碳烟生成的同时,也加速了火焰边缘成熟碳烟颗粒表面的氧化.     

混合气的氧燃比和温度对富氧燃烧柴油机PAH、碳烟和NO_x排放和燃烧路径的影响

构建了包含PAH和NOx反应的正庚烷氧化反应动力学详细组合模型,并对其进行了验证.以该组合模型为基础,开展了混合气的氧燃比(R)和温度(T)对富氧燃烧柴油机排放和燃烧路径影响的理论计算工作.结果表明,所构建的组合模型是可信的,可以用来对柴油机的燃烧和排放特性进行预测.富氧燃烧柴油机有害排放物PAH、碳烟和NOx受混合气的氧燃比和温度的影响显著,其生成规律在R-T图中呈"半岛"型分布.在R-T图中,富氧柴油机的燃烧路径有别于传统柴油机,导致其PAH和碳烟排放降低,而NOx排放增加.最后,为了降低富氧燃烧柴油机的NOx排放,提出了两种富氧燃烧路径的控制策略.     

TOPCon太阳电池中多晶硅层磷掺杂工艺的优化及其对电性能的影响

随着光伏行业的飞速发展，PERC太阳电池技术已无法满足太阳电池光电转换效率的进一步提升，TOPCon太阳电池因具有高光电转换效率，被认为是下一代太阳电池技术的可选方案。针对TOPCon太阳电池的多晶硅层的磷掺杂量、推进温度及推进时间对多晶硅层、硅衬底中磷掺杂特性及电性能参数的影响进行了研究。研究结果显示：在隧穿氧化层及多晶硅层厚度分别设定为1.5和130.0 nm的条件下，磷掺杂参数设置为通源流量为1400 sccm、通源时间为25 min、推进温度为880℃、推进时间为30 min时，既保证了钝化效果，也保证了欧姆接触和寄生吸收在合理的区间，TOPCon太阳电池的光电转换效率达到了最大值，为24.48%。     

富氧燃烧与EGR对船用柴油机NO-碳烟排放和燃烧特性的影响

针对一台满足TierⅡ排放标准的船用柴油机,采用富氧燃烧与EGR相结合实现NO-碳烟排放同时降低并保证发动机功率没有损失,并探讨了实现TierⅢ排放标准的技术路线.AVLFire软件被用于建立仿真模型.研究表明,当单独使用富氧燃烧时,观察到较短的燃烧持续期、较高的缸内温度和指示功率,碳烟排放减少而NO排放恶化,而单独使用EGR时出现相反的趋势.研究发现,当发动机运行在1 350 r/min,75%负荷工况下,进气氧浓度为21%～24%,EGR率为0～25%时,上述范围内的4种组合可以实现低NO-碳烟排放且指示功率与原机基本持平.正如预期,通过富氧燃烧与EGR优化组合,可得到同时降低NO-碳烟排放低于原机的最佳优化区域.同时也发现,当超过15%的EGR率与较低的氧浓度结合时,可将NO排放降低至TierⅢ标准.     

温度对多晶硅太阳电池性能影响的研究

对商业用冶金级和太阳能级多晶硅太阳电池不同温度下的性能参数做了分析,验证了太阳能级硅电池的性能优势。实验结果表明,随着温度T的升高,开路电压V_(oc),最大输出功率P_m,转换效率η近似线性下降,短路电流I_(sc)近似线性上升,填充因子FF的实验值和理论值变化趋势一致,当T40℃时,FF随T升高明显下降。对开路电压V_(oc)随温度T升高的线性下降速率dV_(oc)/dT进行定量分析。dI_(sc)/dT变化量与dV_(oc)/dT相比可以忽略。     

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。     

硅珠的形成及太阳电池（组件）

将Ｓｉ３Ｎ４与Ｓｉ粒混合，在单晶炉或快速热退火炉中分别集装熔化法或平铺熔化法，制备太阳电池用硅珠，试验了不同工艺条件对硅珠品质的影响，并制作了硅珠太阳电池（组件）。     

质子与热循环协同效应对硅太阳电池电性能的影响

通过空间环境地面模拟实验方法,研究了低能质子辐照及其与热循环效应协同作用下背场硅太阳电池电性能的变化。试验结果表明,在2×1013cm-2-2×1016cm-2辐照剂量范围内,能量为60~180keV质子辐照可使硅太阳电池的开路电压、短路电流和最大输出功率产生不同程度的衰退,衰退的程度随辐照能量和辐照剂量而变化。对150keV质子辐照后的硅太阳电池单体片进行200次和360次热循环实验,热循环温度范围取-120℃-+120℃。电池的电性能随着循环次数的增加有着不同程度的增幅,其增幅的程度与质子辐照剂量密切相关。通过DLTS测试结果表明,上述试验结果与辐照引入的深能级缺陷HI及其退火特性有关。     

非晶孵化层对高速生长微晶硅电池性能的影响

采用高压高功率的甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,以不同的反应气体总流量制备出沉积速率大于1nm/s、次带吸收系数(α0.8eV)小于2.5cm-1且具有相同晶化率的本征微晶硅薄膜,然而将其应用在微晶硅电池中时,电池性能却有明显差异.通过对微晶硅电池的光、暗态J-V,量子效率(QE)和微区拉曼(Raman)测试发现,微晶硅薄膜中非晶孵化层厚度的不同是引起电池性能差异的主要原因.反应气体总流量较低时沉积的微晶硅薄膜具有较厚的非晶孵化层,阻碍了载流子的输运,使电池的长波光谱响应下降,从而降低了电池的短路电流密度与填充因子;而增加总气体流量,有效减小了微晶硅薄膜中的非晶孵化层的厚度,从而使电池性能得到改善.最后在总气体流量为500sccm时,制备得到沉积速率为1nm/s,效率为7.3%的单结微晶硅太阳电池.     

硅太阳电池稳步走向薄膜化

考察了硅太阳电池在光伏产业中所处的地位,分析了薄膜硅太阳电池的发展趋势。指出硅太阳电池在未来15a仍将保持优势地位,并继续沿着晶硅电池和薄膜硅电池两个方向发展。在此发展过程中,两个发展方向的主流很可能会汇合到一起,共同促使低成本、高效率、高可靠薄膜晶硅电池的诞生和产业化,从而继续保持硅太阳电池的优势地位。     

高效单晶硅太阳电池的研制

简述了高效单晶硅太阳电池的初步研制结果。对电阻率不同的ＣＺ和ＦＺ材料和不同的电池结构进行了实验。为了提高效率，对发射区钝化工艺、分区轻（ｎ＾＋）重（ｎ＾＋＋）扩散、背场、表面织构化技术和氯清洗等工艺进行试验研究。目前制备的最好电池，其效率为１８．６３％。     

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。