掺杂硼铝背场对晶体硅太阳电池性能的影响

摘要

随着太阳电池技术的发展，硅太阳能电池的厚度越来越薄，薄的硅片厚度也带来了更多的长波光损失，要想继续提高电池的转化效率，就对背面的载流子浓度提出了更高的要求。铝背场（Al-BSF）作为一种背面的高浓度掺杂层，在降低背面复合速率方面有十分明显的效果。然而由于Al在Si的溶解度较低，很难得到一个较高的铝背场掺杂浓度，这也在一定程度上限制了晶体硅太阳电池的转化效率。硼在Si中有较高的溶解度，通过在铝浆料中掺杂硼可以得到一个较高的背场掺杂浓度，但是硼扩散对烧结温度的要求较高，需要找到合适的烧结温度。
　　本文我们通过在铝浆中掺杂硼制备铝背场，研究了不同的硼掺杂量及烧结条件对铝背场深度、载流子浓度及电学性能的影响;通过ALD沉积氧化铝薄膜，研究了氧化铝薄膜对方块电阻不同样品的钝化效果，及氧化铝薄膜对掺硼铝背场的钝化效果。
　　经过实验，我们得到了以下结论:(1)在铝浆中掺杂硼可以明显提高铝背场的掺杂浓度，达到1019 atoms/cm3，掺杂硼也可以提高P+层深度和开路电压，但在一定程度上会造成填充因子的降低;(2)烧结峰值温度过低会造成硼扩散不均匀，烧结温度过高会降低背场电学性能，800℃是比较合适的烧结温度;(3)氧化铝可以提高背场的钝化效果，退火可以提高氧化铝的钝化效果，掺杂硼对氧化铝的钝化效果没有明显的影响;(4)方块电阻在70Ω～100Ω/□左右时少子寿命最高，氧化铝钝化效果最好，此时的合金层已经大部分被腐蚀，而P+层仍较为完整的保存。

目录

声明

致谢

摘要

1．引言

2．铝背场的制备及硼掺杂的原理

2．1 常规晶体硅太阳电池及其原理

2．2 高效太阳电池发展

2．3 铝背场的制备及原理

2．3．1 铝背场的制备及形成机理

2．3．2 铝背场的作用

2．3．3 影响铝背场钝化效果的因素

2．4 铝浆中硼掺杂的原理

2．4．1 常规商业Al浆料组成

2．4．2 硼掺杂对铝背场的影响

2．4 氧化铝钝化

2．4．1 溶胶凝胶法制备氧化铝胶体

2．4．2 原子层沉积氧化铝薄膜

3．实验设备及测试方法

3．1 实验设备介绍

3．1．1 丝网印刷机

3．1．2 链式烧结炉

3．2 主要测试方式及测试设备介绍

3．2．1 少子寿命测试

3．2．2 ECV测试

3．2．3 SEM测试

3．2．4 Suns-Voc技术

3．2．5 四探针测方块电阻

4．研究硼掺杂对铝背场及晶体硅太阳电池性能的影响

4．1 研究硼掺杂对铝背场的影响

4．1．1 实验方案

4．1．2 实验记录

4．1．3 结果分析

4．2 研究掺杂硼铝背场对P型小电池性能的影响

4．2．1 实验方案

4．2．2 实验记录

4．2．4 结果分析

4．3 本章小结

5．氧化铝钝化背面P+层的研究

5．1 ALD沉积氧化铝薄膜钝化背面铝背场的研究

5．1．1 实验方案

5．1．2 实验记录

5．1．3 结果分析

5．2 本章小结

6．总结与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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