太陽電池用晶體硅中缺陷及其與金屬雜質(zhì)相互作用行為的研究.pdf

1、光伏技術(shù)是目前解決能源危機(jī)的最有效途徑之一，近年來在全球范圍內(nèi)得到了蓬勃的發(fā)展，其中晶體硅太陽電池占據(jù)了光伏市場80％以上的份額。低成本和高效率是晶體硅太陽電池的發(fā)展趨勢，而晶體硅中的金屬雜質(zhì)和缺陷會嚴(yán)重影響硅片的質(zhì)量和太陽電池的性能，一直是行業(yè)領(lǐng)域關(guān)注的焦點。因此，研究晶體硅中的缺陷及其與金屬雜質(zhì)相互作用的行為對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的理論意義和實用價值。
　　晶體硅中主要的缺陷有位錯、晶界、原生氧沉淀等，而鐵和鎳是晶體硅中

2、最為常見的兩種過渡族金屬，它們對太陽電池效率的影響都很大。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用少子壽命測試儀、掃描紅外顯微鏡、深能級瞬態(tài)譜等測試技術(shù)，研究了晶體硅中的缺陷及其與鐵和鎳的相互作用行為，得到了如下的創(chuàng)新成果:
　　(1)研究了原生直拉單晶硅中低溫下鐵雜質(zhì)沉淀的動力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)在220-500℃熱處理的過程中間隙鐵濃度呈雙指數(shù)的規(guī)律衰減，說明有兩種間隙鐵的吸雜中心存在。掃描紅外對體內(nèi)微缺陷的表征結(jié)果顯示鐵沾污硅片和原生硅片中的缺

3、陷尺寸和密度均無差異，這說明這兩種吸雜中心是直拉硅晶體生長過程中形成的原生缺陷。
　　(2)研究了太陽電池黑心片的電學(xué)性能和內(nèi)部缺陷的關(guān)系，進(jìn)而分析其成因。實驗發(fā)現(xiàn)，黑心電池片在EL和LBIC的圖像中都呈現(xiàn)中心區(qū)域嚴(yán)重復(fù)合的現(xiàn)象，與之對應(yīng)的是電池片體材料中的缺陷密度中心區(qū)域明顯高于邊緣區(qū)域，由SEM和TEM觀察可知位錯是其中具有代表性的缺陷，有著與總?cè)毕菝芏认嗤姆植?。原生黑心片的少子壽命分布也顯示中心低邊緣高的現(xiàn)象，體內(nèi)缺陷分布

4、與電池片體材料類似，經(jīng)過特定條件熱處理后原有缺陷會部分轉(zhuǎn)化為層錯，而原片中鐵雜質(zhì)含量由邊緣向中心不斷減少?；谝陨辖Y(jié)果，太陽電池黑心區(qū)域少子壽命的降低主要是由晶體生長時在中心區(qū)域引入的位錯等高密度缺陷被鐵等金屬雜質(zhì)綴飾所引起的。
　　(3)研究了鎳沾污及后續(xù)熱處理對(110)/(100)大角度晶界電學(xué)性能的影響。用瞬態(tài)電容法測試分析得到鎳沾污后晶界的態(tài)密度升高，并且能級位置更深，而經(jīng)過合適的低溫?zé)崽幚碇螅Ы绲膽B(tài)密度有所下降，分