论文摘要
太阳能的应用是解决能源与环境问题的有效途径。多晶硅太阳电池是未来最有发展潜力的太阳电池之一。氮化硅薄膜的应用是进一步提高多晶硅太阳电池的转化效率,降低生产成本的重要手段,为此本文研究了氮化硅薄膜的性能对于多晶硅太阳电池的影响。本文采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）制备了氮化硅薄膜。首先,用PECVD法分别以不同的[SiH4:N2]/[NH3]比在两批样品上沉积出富硅和富氮的氮化硅薄膜,沉积温度和时间分别为沉积温度360℃,时间6min和沉积温度350℃,沉积时间8min。然后利用椭圆偏振仪、准稳态光电导衰减法（QSSPCD）、X射线光电子能谱（XPS）、红外吸收光谱（IR）、反射谱等手段,对氮化硅薄膜进行了深入的研究,优化了薄膜制备条件并采用最优沉积条件制备了多晶硅太阳电池。研究发现,富硅氮化硅最佳的沉积条件是:温度360℃,SiH4:NH3=5:1,时间6min;富氮氮化硅薄膜在[NH3]/ [SiH4:N2]=4:1,沉积温度350℃,沉积时间8min时,获得了沉积氮化硅后硅片高寿命,高折射率、氢含量高钝化效果好、反射率低的工艺条件。其次,对于富硅氮化硅薄膜进行不同退火条件的研究,分别在N2/H2气氛下采用不同的退火条件,数据表明,氮化硅薄膜的有效少数载流子寿命在700℃时达到最大值。通过测量红外吸收光谱,发现氮化硅薄膜的氢含量与有效少数载流子寿命有一定的关系;比较了沉积前后电池的各项性能,确认沉积氮化硅薄膜后电池效率提高了40%以上,电池的短路电流也提高了30%以上。
论文目录
摘要ABSTRACT第一章 前言§1-1 全球能源形势§1-2 太阳电池的研究概况§1-3 铸造多晶硅的基本特性§1-4 本文的主要研究内容参考文献第二章 硅太阳电池的基本原理§2-1 太阳电池概述2-1-1 光的反射与折射2-1-2 半导体中的光吸收2-1-3 PN 结的光生伏特效应§2-2 硅太阳电池的基本器件方程2-2-1 理想PN 结的伏安特性2-2-2 硅太阳电池的基本结构2-2-3 硅太阳电池的基本特征2-2-4 太阳电池的输出特性2-2-5 影响电池效率的因素参考文献第三章 氮化硅的性能及在太阳电池中的作用§3-1 氮化硅的性能3-1-1 性能概述3-1-2 PECVD 工艺参数对氮化硅膜性质的影响§3-2 氮化硅在多晶硅太阳电池上的作用3-2-1 减反射作用3-2-2 钝化作用§3-3 氮化硅的常见制备方法3-3-1 直接氮化3-3-2 物理气相沉积法（PVD）3-3-3 化学气相沉积（CVD）参考文献第四章 实验工艺及设备§4-1 实验工艺4-1-1 样品预处理4-1-2 扩散制结4-1-3 电极制备4-1-4 热处理§4-2 实验设备4-2-1 PECVD 简介4-2-2 退火设备§4-3 测试设备4-3-1 少子寿命测试仪4-3-2 傅立叶变换红外光谱仪参考文献第五章 氮化硅的制备§5-1 实验简介5-1-1 样品表面处理§5-2 实验方案§5-3 结果与分析5-3-1 方案一中薄膜性能的研究5-3-2 方案二中氮化硅薄膜性能的研究5-3-3 沉积温度的优化§5-4 小结参考文献第六章 退火对于氮化硅薄膜性能的影响§6-1 退火后薄膜性能对比2/H2 气氛退火后的少子寿命'>6-1-1 多晶硅样品进行N2/H2气氛退火后的少子寿命6-1-2 氮气氛退火后的IR 谱6-1-3 氢气氛退火后的IR 谱§ 6-2 退火时间对薄膜少子寿命的影响6-2-1 样品参数6-2-2 实验结果§6-3 氮化硅在多晶硅太阳电池上的作用§6-4 小结参考文献第七章 结论致谢攻读学位期间所取得的相关科研成果
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