物理冶金多晶硅太阳电池三层氮化硅薄膜的设计及研制

【摘要】本项研究设计、研制出在物理冶金多晶硅太阳电池表面沉积三层氮化硅薄膜。将PCID太阳电池设计软件模拟筛选出的最优沉积薄膜的工艺条件,用于实验制作三层氮化硅薄膜。利用等离子增强化学气相淀积设备,淀积三层氮化硅薄膜。经多次实验及不断优化模拟,得到了沉积三层氮化硅的最优工艺条件。实验结果给出：三层氮化硅薄膜的互补作用对电池起到很好的减反射效果,明显降低了太阳电池表面的反射。用激光椭圆偏振仪、紫外可见分光光度计和少子寿命测试仪分别测试薄膜的厚度、折射率、反射率和少子寿命。沉积的第一层氮化硅薄膜厚27nm,折射率为2.682；第二层氮化硅薄膜厚13nm,折射率为2.457；第三层氮化硅薄膜厚43nm,折射率为1.910；三层氮化硅薄膜总厚约83nm,等效折射率2.10-2.15。薄膜的反射率测试结果给出：三层氮化硅非晶薄膜在可见光区的平均反射率在5%,在650nm中心波长处反射率降到0.8%左右,明显改善了电池对入射光的吸收。EDS测试分析给出：电池体内Si：N=2.68：1,硅含量较高。设计制作电池的第一层氮化硅薄膜有良好钝化作用,主要源于沉积过程中产生大量的氢元素,使电池的少子寿命从5.93μS提高到6.43μS。制出的物理冶金多晶硅太阳电池(156×156mm2)的短路电流达到8.65A,比沉积双层膜的电池(8.38A)提高了0.27A,电池的平均光电转化效率提高了0.38%,单片电池的最高效率达18.08%。测试电池的量子效率,沉积三层氮化硅膜电池的量子效率明显优于双层膜电池。短波范围,三层氮化硅膜电池的量子效率迅速上升,最高达98%；长波区范围内,电池的量子效率下降速率较慢。
【作者】康海涛；
【导师】李健；
【作者基本信息】内蒙古大学，物理电子学，2014，硕士
【关键词】物理冶金多晶硅；太阳电池；PC1D软件；氮化硅薄膜；PECVD技术；减反射；钝化；

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