【干货】不同条件下消除黑硅表面缺陷的差异分析
发布时间:2022-09-17  

【爱游戏·(体育)中国官方app下载站】为了减少太阳能电池对入射光的吸取,使用等离子体水龙头离子注入的方法用于SF6和O2早已顺利生产出有多晶白硅。本实验研究对比了几个有所不同条件下避免白硅缺失的差异。

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避免白硅表面缺失可以增加表面积和光刻受损减少表面填充。利用场发射扫瞄电子显微镜、分光光度计和量子效应测试仪分别对黑硅的表面结构、反射率和内量子效率展开了研究。研究结果表明,白硅表面小山峰的数量和高度随着光刻时间的减少而减少;白硅表面反射率随着小山峰的数量和高度的减少而减少。避免缺失后的电池内量子效率(IQE)和电性能比未避免缺失的电池有相当大提高。

效率最低的黑硅电池效率、开路电压、短路电流密度分别是17.46%、623mV、35.99mA/cm2,比传统的酸制绒多晶硅太阳能电池的效率高0.72%。  章节  减少硅片表面反射率减少光吸收是多晶硅太阳能电池提升转化成效率的一个最重要方向。

沉积减半反射层(如SiNx)是一种可以有效地减半光线的方法,但表面制绒是一种更加平稳和有效地的减半光线方法。在工业生产和实验研究中,单晶硅利用各向异性生锈在碱液中制绒,硅片表面构成金字塔状结构可以有效地减少硅片表面的光反射率。但是多晶硅晶向点状,各向同性,无法在碱液中制绒,而是在酸溶液中制绒。

制绒后的单晶硅反射率在11%左右,但多晶硅酸制绒后反射率在25%左右,反射光损失依然相当大。  为了更进一步减少硅片表面的反射率特别是在是多晶硅片,人们尝试了很多种制绒方法,在硅片表面制取纳米结构,硅片看起来是黑色的,这就是白硅。Kontermann等人用于飞秒激光脉冲工艺制取出有单晶白硅太阳能电池。Dimitrov和Du使用化学方法在酸性Na2S2O8和AgNO3混合溶液中制作出有随机的纳米级金字塔,转化成效率高约17.5%。

使用反应离子光刻和等离子体水龙头离子注入方法也可以制作白硅。Kumaravelu等人找到离子光刻不会在纳米结构上产生缺失且纳米结构不会减少硅片的表面积,这些都会减少硅片表面少子寿命。所以必须避免白硅表面的缺失来优化电池的电性能。

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Lee等人使用反应离子光刻的方法制作出有的黑硅太阳能电池,避免缺失后电池效率高约16.32%,比传统酸制绒电池效率高0.7%。可见缺失避免工艺可以大幅提高白硅太阳能电池的电性能。

  本文中,为了研究缺失避免工艺对黑硅太阳能电池电性能的影响,我们使用等离子体水龙头离子注入方法制作了白硅太阳能电池并做到了几个有所不同缺失避免工艺条件的实验对比。  2实验设计  本次试验用于的多晶硅片是156mm*156mm,P型掺入,厚度为200plusmn;20mu;m。图1为多晶白硅太阳能电池的生产流程。

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首先在80℃浓度10%的NaOH溶液中除去硅片表面机械受损。随后使用等离子水龙头离子注入的方法制绒。

制绒时通入真空反应仓内的SF6/O2的流量之比3:1,用于的射频频率和功率分别是13.56MHz和900W,无直流偏压,光刻时间为4分钟。然后在23℃条件下用于有所不同的工艺条件(如表格1)避免白硅缺失。所有的太阳能电池在825℃条件下,用于POCl3蔓延。然后利用CF4和O2等离子体光刻硅片边缘40分钟。

在体积分数10%的HF溶液中除去磷硅玻璃。使用等离子体强化化学气相沉积法(PECVD)沉积厚度为80nm的SiNx。最后丝网印刷、工件制作成电池。

  使用扫描电镜(SEM)研究黑硅的微观形貌,使用具有积分球探测器的紫外可见近红外(UV-VIS-NIR)分光光度计测试白硅表面的反射率,使用SolarCellScan100量子效应测试系统测试太阳能电池的IQE。  图1.。

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