主要内容
• • • • • • 背景介绍 拟用方案及预定目标 表面制绒 表面钝化 其他需要考虑因素 项目进度安排
表面清洗
硅片表面会有很多的有机物和金属离子残留， 硅片表面会有很多的有机物和金属离子残留，会对钝化 效果产生很不利的影响， 效果产生很不利的影响，从而会对太阳能电池的效率产 生非常不利的影响。 生非常不利的影响。
晶体硅太阳能电池的表面钝化及 制绒
报告人：贾广智 导师：刘洪刚
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对 新 能 源 产 生 需 求
能源危机 温室效应
风 能
优点：比太阳能和生物能源等新生能源技术成熟； 优点 无污染，能源可再生。 缺点：地区适用性，干扰生态； 缺点 发电不稳定，受气候影响因素大。
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钝化对太阳能电池效率的影响
太阳能电池的表面钝化效果通过表面复合速率S 太阳能电池的表面钝化效果通过表面复合速率 eff进行 表征，可以看到随着S 的降低， 表征，可以看到随着 eff的降低，电池效率可以有大幅 度的提高
06.07年不同国家和地区太阳能电池产量及份额 06.07年不同国家和地区太阳能电池产量及份额
01-07年世界各类太阳能电池产量的变化 年世界各类太阳能电池产量的变化
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背景介绍 拟用方案及预定目标 表面制绒 表面钝化 其他需要考虑因素 项目进度安排
预定指标
项目 表面制绒 表面钝化 指标 仅制绒工艺后，表面反射率 降到20%以下 单层介质钝化，少子寿命达 到500us以上
方案3：干法制绒（无掩膜） 方案 ：干法制绒（无掩膜）
主要使用机器： 主要使用机器：RIE，使用气体为 6和O2 ，使用气体为SF
Hale Waihona Puke 三种方案对比项目 光反射率 制绒后表面积 表面清洁度 钝化难度 湿法制绒 干法制绒（有膜） 较高 小 高 小 高 比较小 高 比较大 干法制绒（无膜） 非常低 非常大 低 非常大
解决方案
• 使用浓H2SO4：H2O2=3：1比例的溶液煮沸进行清洗
• 采用标准RCA清洗
• 在清洗过程中尽量少接触金属
使用浓H2SO4和H2O2溶液煮沸进行清洗 • 好处：处理速度快，操作简单，效果也不错 • 缺点：溶液强氧化性比较危险，对去除金属离 子效果不是很好
采用标准RCA清洗 • 好处：效果好，是太阳能电池厂的标准清洗程 序 • 缺点：操作复杂，水浴加热不容易控制
非晶硅和亚氧化硅的光吸收系数的对比
10
6
absorption coefficient (cm )
-1
10
5
10
4
10
3
a-SiOx:H a-Si:H
10
2
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
energy (eV)
目标
我们的目标是使用正常射频元（13.56MHz）低 温下（200℃）生长高质量的氢化亚氧化硅 （少子寿命达到500us以上）
项目计划安排
09.12.01-09.12.31 10.01.01-10.01.31 10.02.01-10.05.30 10.06.01-10.11.30 10.12.01-11.01.30 11.02.01-11.05.30 项目调研，完成项目调研报告，拿出可行性方案 确定试验方案，并完成实验前的准备工作 完成对太阳能电池表面制绒的工作 完成对太阳能电池表面钝化的工作 完成对太阳能电池表面钝化和表面制绒效果的表征 工作，并进一步对实验条件进行优化 完成毕业论文
太阳能
航天
民用供电
民用照明
太阳能电池优缺点
绿色能源， 优点：绿色能源，无污染 在偏远地区使用不需要铺设电缆 建站周期短， 建站周期短，规模大小随意 无噪声， 无噪声，不会对生态造成影响 无机械转动部件，故障率低， 无机械转动部件，故障率低，维护简便
缺点：光电转化率很低 ，技术不成熟
需要很大的面积， 需要很大的面积，成本太高
方案1：湿法制绒
使用一定配比的碱性溶液（ 使用一定配比的碱性溶液（KOH，NaOH，四甲基氢 ， ， 氧化铵等） 氧化铵等）进行一定时间的各向异性腐蚀
方案2：干法制绒
主要是通过光刻掩模版得到图形再使用RIE进行刻 进行刻 主要是通过光刻掩模版得到图形再使用 主要通过C 蚀（主要通过 2H4和SF6）
谢谢
测试少数载流子寿命的结构图
a-SiOx:H Si wafer
a-SiOx:H
方案一 氢化本征非晶硅
优点：氢化本征非晶硅对 型和 型和P型硅衬底的钝化 优点：氢化本征非晶硅对N型和 型硅衬底的钝化 效果都非常好，而且只需要10nm的钝化层厚度， 的钝化层厚度， 效果都非常好，而且只需要 的钝化层厚度 就可以达到非常好的钝化效果 缺点：非晶硅的光吸收系数非常大， 缺点：非晶硅的光吸收系数非常大，尤其是能量较 高的蓝光， 高的蓝光，这就对太阳能电池的转换效率带来了不 利的影响
方案二 氢化亚氧化硅
优点：可以达到和氢化非晶硅一样的钝化效果， 优点：可以达到和氢化非晶硅一样的钝化效果， 而且光吸收系数要比非晶硅小的多， 而且光吸收系数要比非晶硅小的多，从而可以大 幅度提高太阳能电池的光转换效率。 幅度提高太阳能电池的光转换效率。 缺点：生长条件非常苛刻， 缺点：生长条件非常苛刻，文献中介绍的都是超 低温（ ℃ 生长， 低温（130℃）生长，而且使用的高频的射频元 （70MHz） ）
拟用方案
项目 表面制绒 表面钝化 方案 1.湿法腐蚀 2.干法腐蚀 1.氢化亚氧化硅钝化 2.氢化非晶硅钝化
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表面制绒
• 重要性：太阳能电池表面制绒可以有效降低太 阳能电池表面的光的反射率，可以有效提高太 阳能电池的效率。 • 关注点：因为制绒会加大太阳能电池的表面积， 所以在使得反射率降低的同时要考虑到接下来 对电池表面钝化的影响。
PECVD 生长钝化层
• 在电池正面生长钝化层的时候，电池背 面接触PECVD的铝托，会对电池背面产 生金属离子污染
解决方案
• 使用4inch的硅片制作片托，使电池与铝托不直 接接触，避免铝污染
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