鋁背結(jié)N型硅太陽(yáng)電池設(shè)計(jì)優(yōu)化與液相外延制結(jié)工藝研究.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：405705211007南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文鋁背結(jié)鋁背結(jié)N型硅太陽(yáng)電池設(shè)計(jì)優(yōu)化與液相外型硅太陽(yáng)電池設(shè)計(jì)優(yōu)化與液相外延制結(jié)工藝研究延制結(jié)工藝研究StudyonDesignOptimizationofAluminiumBackJunctionNtypeSiliconSolarCellsLiquidPhaseEpitaxySiliconTechnology周哲輝培養(yǎng)單位（院、系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院指導(dǎo)教師姓

2、名、職稱：周浪教授申請(qǐng)學(xué)位的學(xué)科門類：工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：材料物理與化學(xué)論文答辯日期：答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：年月日摘要摘要N型晶硅電池相對(duì)于P型晶硅電池具有高少子壽命、無(wú)光致衰減等優(yōu)點(diǎn)，在高效低成本太陽(yáng)電池的發(fā)展很有潛力。Al背結(jié)N型硅太陽(yáng)電池制作工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可行，是一種值得重視的新型電池。本文針對(duì)此類新型電池的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算模擬優(yōu)化，并研究了一種低成本鋁背結(jié)制備方法。采用太陽(yáng)電池模擬軟件PC1D建立nnp型太陽(yáng)電池物理模型，系統(tǒng)地研究

3、了前表面場(chǎng)（Frontsurfacefield，F(xiàn)SF）、襯底材料和背發(fā)射極等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)鋁背結(jié)N型硅電池輸出特性的影響，模擬結(jié)果表明：為制得性能較好的鋁背結(jié)電池，有幾個(gè)條件必須得到滿足：較高電阻率（1Ωcm）的襯底；前表面復(fù)合速率應(yīng)小于1104cms；N型硅襯底的少子壽命至少為1000μs；襯底的厚度要大于100μm；背發(fā)射極的少子壽命要大于1μs。對(duì)于背發(fā)射極未鈍化的電池，較大的背發(fā)射極厚度有利于電池性能的提升；而對(duì)于背發(fā)射極進(jìn)行有效

4、鈍化的電池，背發(fā)射極的厚度是越小越好。在此基礎(chǔ)上，我們提出了一種基于現(xiàn)有材料工藝可行、經(jīng)濟(jì)可行的設(shè)計(jì)，效率達(dá)到了19%?？紤]到實(shí)際鋁背結(jié)電池制備過(guò)程中，絲網(wǎng)印刷鋁漿合金制pn結(jié)存在著結(jié)不均勻、成本偏高的問(wèn)題，我們提出了AlSi熔體低溫外延制結(jié)工藝，幷做了初步研究。研究結(jié)果表明：外延層為鋁摻雜單晶硅層，680℃時(shí)，外延生長(zhǎng)后的硅層摻雜為1017atomscm3。同一溫度，硅飽和情況下，初始浸潤(rùn)接觸階段，生長(zhǎng)主要受擴(kuò)散控制，增長(zhǎng)緩慢；在30

5、s到120s范圍內(nèi)增長(zhǎng)迅速，主要為形核速率控制的二維形核生長(zhǎng)，生長(zhǎng)速率快；在120s到240s范圍內(nèi)，此時(shí)的過(guò)冷度逐漸降低為零，外延生長(zhǎng)停止；隨著生長(zhǎng)時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)會(huì)發(fā)生回熔現(xiàn)象將硅片熔解。外延生長(zhǎng)的最佳生長(zhǎng)時(shí)間為2min左右。相同時(shí)間內(nèi)，隨生長(zhǎng)溫度的升高，外延層平均厚度逐漸增大，生長(zhǎng)速率增大，并且隨著溫度的增加，增長(zhǎng)也越來(lái)越快。對(duì)生長(zhǎng)速率和過(guò)冷度之間進(jìn)行擬合分析，滿足log(v)=log(ht)=ab(1ΔT)，認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)條件下硅外延生