阳极氧化法制备硅太阳能电池用钝化层

【摘要】：钝化是影响太阳电池效率的重要原因之一,现在工业化生产中常用的钝化方法有：高温热生长二氧化硅以及等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积氮化硅(SiNx)等。但SiNx/Si表面晶格失陪严重,导致界面缺陷态密度很高且有效少子寿命下降,而高温热生长二氧化硅会降低体寿命,并且成本高的原因也未能得到广泛应用。二氧化硅也可以通过电化学方法生长。电化学生长二氧化硅较其他方法有低温工艺以及容易在粗糙表面生长等优点,所以如何提高其界面特性以及钝化效果显得尤为重要。 本论文采用电化学方法使用硝酸溶液在p型绒面硅上生长了一层二氧化硅,通过改变氧化电压,氧化时间,溶液浓度以及退火工艺等研究了阳极氧化二氧化硅的钝化效果。通过SEM图观察了不同氧化条件下其表面形貌,使用高频电容电压(C-V)及瞬态表面光伏衰减(SPV)技术研究分析了不同生长和退火条件下SiO2/Si界面特性的变化及光生少数载流子的复合过程。实验发现低的反应电压(10V),高浓度溶液(3mol/L),较短的反应时间(20分钟)以及高温退火(500℃)可以得到更好的SiO2/Si界面特性且可以减慢光生少数载流子复合速度。分析其原因发现：SiO2/Si界而的界面态以及电荷主要受隧穿电流,氧化速率,溶液中水的含量以及退火温度的控制。隧穿电流中的电子易被陷阱捕获而产生负电中心。电子也可以在电场加速下成为热电子而产生新的界面缺陷态。氧化速率受溶液中水含量的控制,高的氧化速率会导致不均匀的氧化膜从而有更多的过剩硅离子相关界面态产生。退火工艺中较低温度下退火后正电荷减少,界面缺陷态没有变化,从而加快了光生少数载流子的复合。500-C下退火则界面缺陷态以及固定正电荷同时减少,界面缺陷态减少产生的影响更显著,起到了减慢光生少数载流子复合的作用。 【关键词】：二氧化硅 钝化 太阳电池 电化学 阳极氧化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 太阳能电池及钝化进展8-9
• 1.2 国内太阳能电池研究概况9-11
• 2 太阳能电池及钝化原理11-17
• 2.1 太阳电池工作原理11-12
• 2.2 太阳能电池效率限制因素以及解决方法12-14
• 2.3 太阳能电池钝化14-17
• 2.3.1 半导体的表面复合14-15
• 2.3.2 多种钝化方法比较15-17
• 3 电化学二氧化硅研究17-30
• 3.1 二氧化硅及其界面性质17-20
• 3.1.1 二氧化硅中缺陷的分类17-18
• 3.1.2 二氧化硅中缺陷的产生原理18-20
• 3.2 电化学二氧化硅特性与生长机理20-24
• 3.2.1 电化学二氧化硅生长机理20-22
• 3.2.2 电化学二氧化硅特性22-23
• 3.2.3 电化学二氧化硅影响因素23-24
• 3.3 电化学二氧化硅表征技术24-30
• 3.3.1 电容-电压测试方法24-27
• 3.3.2 表面光伏(SPV)测试技术27-30
• 4 电化学生长SiO_2/Si界面特性以及钝化效果研究30-41
• 4.1 电化学二氧化硅制备过程30
• 4.2 反应电压对SiO_2/Si界面以及硅少子复合的影响30-35
• 4.3 溶液浓度对SiO_2/Si界面以及硅少子复合的影响35-36
• 4.4 反应时间对SiO_2/Si界面以及硅少子复合的影响36-39
• 4.5 栅电压改变表面电荷浓度39-41
• 5 电化学二氧化硅退火对少子复合过程的影响41-46
• 5.1 退火条件对SiO_2/Si界面特性的影响41-43
• 5.2 退火条件对光生少数载流子复合的影响43-46
• 结论46-47
• 参考文献47-51
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况51-52
• 致谢52-53

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