陽極氧化法制備硅太陽能電池用鈍化層

【摘要】：鈍化是影響太陽電池效率的重要原因之一,現(xiàn)在工業(yè)化生產(chǎn)中常用的鈍化方法有：高溫?zé)嵘L二氧化硅以及等離子體增強化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積氮化硅(SiNx)等。但SiNx/Si表面晶格失陪嚴(yán)重,導(dǎo)致界面缺陷態(tài)密度很高且有效少子壽命下降,而高溫?zé)嵘L二氧化硅會降低體壽命,并且成本高的原因也未能得到廣泛應(yīng)用。二氧化硅也可以通過電化學(xué)方法生長。電化學(xué)生長二氧化硅較其他方法有低溫工藝以及容易在粗糙表面生長等優(yōu)點,所以如何提高其界面特性以及鈍化效果顯得尤為重要。 本論文采用電化學(xué)方法使用硝酸溶液在p型絨面硅上生長了一層二氧化硅,通過改變氧化電壓,氧化時間,溶液濃度以及退火工藝等研究了陽極氧化二氧化硅的鈍化效果。通過SEM圖觀察了不同氧化條件下其表面形貌,使用高頻電容電壓(C-V)及瞬態(tài)表面光伏衰減(SPV)技術(shù)研究分析了不同生長和退火條件下SiO2/Si界面特性的變化及光生少數(shù)載流子的復(fù)合過程。實驗發(fā)現(xiàn)低的反應(yīng)電壓(10V),高濃度溶液(3mol/L),較短的反應(yīng)時間(20分鐘)以及高溫退火(500℃)可以得到更好的SiO2/Si界面特性且可以減慢光生少數(shù)載流子復(fù)合速度。分析其原因發(fā)現(xiàn)：SiO2/Si界而的界面態(tài)以及電荷主要受隧穿電流,氧化速率,溶液中水的含量以及退火溫度的控制。隧穿電流中的電子易被陷阱捕獲而產(chǎn)生負(fù)電中心。電子也可以在電場加速下成為熱電子而產(chǎn)生新的界面缺陷態(tài)。氧化速率受溶液中水含量的控制,高的氧化速率會導(dǎo)致不均勻的氧化膜從而有更多的過剩硅離子相關(guān)界面態(tài)產(chǎn)生。退火工藝中較低溫度下退火后正電荷減少,界面缺陷態(tài)沒有變化,從而加快了光生少數(shù)載流子的復(fù)合。500-C下退火則界面缺陷態(tài)以及固定正電荷同時減少,界面缺陷態(tài)減少產(chǎn)生的影響更顯著,起到了減慢光生少數(shù)載流子復(fù)合的作用。 【關(guān)鍵詞】：二氧化硅 鈍化 太陽電池 電化學(xué) 陽極氧化
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-11
• 1.1 太陽能電池及鈍化進展8-9
• 1.2 國內(nèi)太陽能電池研究概況9-11
• 2 太陽能電池及鈍化原理11-17
• 2.1 太陽電池工作原理11-12
• 2.2 太陽能電池效率限制因素以及解決方法12-14
• 2.3 太陽能電池鈍化14-17
• 2.3.1 半導(dǎo)體的表面復(fù)合14-15
• 2.3.2 多種鈍化方法比較15-17
• 3 電化學(xué)二氧化硅研究17-30
• 3.1 二氧化硅及其界面性質(zhì)17-20
• 3.1.1 二氧化硅中缺陷的分類17-18
• 3.1.2 二氧化硅中缺陷的產(chǎn)生原理18-20
• 3.2 電化學(xué)二氧化硅特性與生長機理20-24
• 3.2.1 電化學(xué)二氧化硅生長機理20-22
• 3.2.2 電化學(xué)二氧化硅特性22-23
• 3.2.3 電化學(xué)二氧化硅影響因素23-24
• 3.3 電化學(xué)二氧化硅表征技術(shù)24-30
• 3.3.1 電容-電壓測試方法24-27
• 3.3.2 表面光伏(SPV)測試技術(shù)27-30
• 4 電化學(xué)生長SiO_2/Si界面特性以及鈍化效果研究30-41
• 4.1 電化學(xué)二氧化硅制備過程30
• 4.2 反應(yīng)電壓對SiO_2/Si界面以及硅少子復(fù)合的影響30-35
• 4.3 溶液濃度對SiO_2/Si界面以及硅少子復(fù)合的影響35-36
• 4.4 反應(yīng)時間對SiO_2/Si界面以及硅少子復(fù)合的影響36-39
• 4.5 柵電壓改變表面電荷濃度39-41
• 5 電化學(xué)二氧化硅退火對少子復(fù)合過程的影響41-46
• 5.1 退火條件對SiO_2/Si界面特性的影響41-43
• 5.2 退火條件對光生少數(shù)載流子復(fù)合的影響43-46
• 結(jié)論46-47
• 參考文獻(xiàn)47-51
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況51-52
• 致謝52-53

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