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晶体硅太阳电池新型前表面发射极及背面金属化工艺研究，硕士学位论文，共162页。
摘要
晶体硅太阳电池在光伏产品中占据着主导地位。自2000年来，有关晶体硅太阳电池的研究非常热门。最近几年，大批新技术和新工艺被开发出来，并对生产起到积极的促进作用。持续改进晶体硅太阳电池的工艺具有重大意义。目前，商品化的晶体硅太阳电池在光学和电学方面并不完美，与理论效率还有很大的差距。晶体硅太阳电池的效率仍有很大的提升空间。在这一背景下, 本论文提出了改进太阳电池光电性能的新技术。
本论文主要内容包括：
1. 介绍晶体硅太阳电池的技术发展历史，明晰技术进步的路线，并介绍国内外关于晶体硅太阳电池研究的最新进展。
2. 优化太阳电池前表面发射极。采用热氧化工艺减薄发射极表层重掺杂区的厚度，降低发射极的载流子复合，提高太阳电池的短波响应。分别采用750 ℃，800 ℃，850 ℃和870 ℃对发射极进行氧化，结果表明850 ℃，15 min的条件可以使得太阳电池的平均转换效率提高0.25%
3. 采用非晶硅薄膜作为半透明的磷扩散掩模制备选择性发射极。非晶硅掩模的优化厚度为15 nm，配合非晶硅薄膜的图案化刻蚀工艺，制备出不同轻/重掺杂组合的选择性发射极，分别39.8/112.1 Ω/□、36.2/88.8 Ω/□、35.4/73.9 Ω/□。该工艺可以通过一次扩散获得选择性发射极，在低成本制造选择性发射极太阳电池方面具有很大的潜力。。
4. 研究了SiNx:H、SiO2/SiNx:H、Al2O3/SiNx:H作为晶体硅太阳电池表面钝化介质膜的工艺。针对p型~2.0 Ω·cm的CZ硅片，当采用叠层SiNx:H(n=2.54/2.05) 钝化时获得平均有效少子寿命τeff为233.52 μs； 当采用SiO2/SiNx:H钝化时获得平均有效少子寿命τeff为~120.32 μs； 当采用Al2O3/SiNx:H复合薄膜钝化时获得平均有效少子寿命τeff为~393.18 μs。针对p型~10.3 Ω·cm的CZ硅片，采用Al2O3/SiNx:H复合薄膜钝化时获得平均有效少子寿命τeff
5. 在表面钝化工艺的基础上，开发了制备丝网印刷局域铝背场(SP-LBSF)太阳电池的工艺。研究了SP-LBSF电池的光学和电学性能。在光学方面，所制备的介质膜/金属背反射器的内背反射率高达91.16%，有效提高太阳电池长波段的光学利用。在电学方面，太阳电池的最高效率达到18.77%，平均效率达到18.56%，比常规Al-BSF 电池提高0.65%高达1049.91 μs。这三种钝化薄膜的性能均达到较高水平。
总括全文，本论文主要是对晶体硅太阳电池前表面发射极和背表面钝化结构进行研究，包括热氧化发射极、选择性发射极、表面钝化和背表面局域金属化。本论文成果将有望促进新结构太阳电池的产业化。，具有很高的应用价值。
关键词：晶体硅太阳电池；选择性发射极；表面钝化；局域铝背场

目录
摘要 I
ABSTRACT III
第一章绪论 - 1 -
11 选题背景和意义 - 1 -
12 晶体硅太阳电池原理 - 2 -
13 常规商品化的晶体硅太阳电池技术新进展 - 3 -
131 硅片清洗和去损伤层 - 4 -
132 表面制绒新工艺 - 4 -
133 扩散技术新进展 - 6 -
134 减反射薄膜的新进展 - 7 -
135 丝网印刷和金属化的新技术 - 8 -
14 高效晶体硅太阳电池技术进展 - 10 -
15 本论工作思路及主要内容 - 29 -
第二章氧化发射极提高铝背场(Al-BSF)太阳电池效率的研究 - 37 -
21 引言 - 37 -
22 实验过程 - 39 -
221 电池制备过程 - 39 -
222 工艺表征 - 39 -
23 实验结果与讨论 - 40 -
231 太阳电池电性能测试 - 40 -
232 方块电阻和Ag栅线接触电阻表征 - 41 -
233量子效率表征 - 43 -
234 红外热成像表征 - 43 -
24 本章小结 - 44 -
第三章基于非晶硅半透明扩散掩模的新型选择性发射极的制备工艺研究 - 46 -
31 引言 - 46 -
32 实验过程描述 - 48 -
321 电子束蒸发a-Si薄膜及其表征 - 48 -
322 a-Si半透明扩散工艺及表征 - 48 -
323 a-Si薄膜的图案化刻蚀及表征 - 49 -
324 应用a-Si作为半扩散掩模制备选择性发射极 - 50 -
33 实验结果与讨论 - 50 -
34 本章小结 - 61 -
第四章晶体硅太阳电池表面钝化工艺研究 - 63 -
41 引言 - 63 -
42 SiNx :H表面钝化 - 66 -
43 SiO2/SiNx :H 表面钝化 - 69 -
431 热SiO2 表面钝化 - 69 -
432 SiO2/SiNx :H 复合膜钝化工艺 - 72 -
44 Al2O3薄膜及Al2O3 /SiNx:H复合薄膜的表面钝化 - 74 -
45 本章小结论 - 76 -
第五章基于丝网印刷的局域铝背场晶体硅太阳电池的研制 - 79 -
51 引言 - 79 -
52 SP-LBSF 太阳电池光学性能研究 - 82 -
53 背面钝化介质膜的束缚电荷对p型硅片表面能带的影响 - 89 -
54 SP-LBSF太阳电池背面金属化研究 - 91 -
541 局域金属化原理分析 - 91 -
542 SP-LBSF金属化过程中Si扩散的实验研究 - 95 -
543 金属接触区域轮廓分析 - 96 -
544 LBSF形貌研究 - 99 -
545 接触区域空洞的形貌及其分析 - 103 -
55 SP-LBSF太阳电池结构优化 - 109 -
551 光学参数设定 - 109 -
552 电学参数设定 - 111 -
553结构参数设定 - 112 -
554 Sentaurus模拟 - 113 -
56 SP-LBSF太阳电池的制备及表征 - 114 -
561 铝浆对SP-LBSF太阳电池工艺的影响 - 114 -
562 SP-LBSF太阳电池的制备 - 116 -
57 LBSF (局域铝背场)结构的讨论 - 124 -
571 LBSF厚度的影响 - 126 -
572 LBSF 均匀性的影响 - 127 -
573 局域接触区域空洞的影响 - 129 -
58本章小结 - 131 -
本章附图 - 135 -
第六章结论 - 136 -
展望 - 138 -
攻读博士学位期间主要科研成果 - 139 -
致谢 - 141 -