题目：单晶硅太阳能电池叠层钝化减反膜研制

 

随着能源问题的日益突出，以及环境保护意识的提高，人们对于新能源的发展给与了越来越多的关注，同时也加大了对其开发与投资。太阳能电池目前正逐步进入到人们的日常生活，也使人们的生活逐渐地进入到新能源时代。目前太阳电池的种类是比较多的，但是真正在商业中被应用于工业化大规模生产的基本上为晶体硅电池，在市场中占有绝对优势的当属单晶硅太阳电池，因为其转化效率目前来说仍然是最高的，而且就其稳定性以及使用年限两方面而言也是最高的。其最高效率从理论上来说是可以达到29%的，目前已经实现的在实验室中制备的最高效率为25%，而工业化生产中应用的电池一般在20%左右，因此通过技术与工艺的研究，以求实现制备高效率的、能满足工业化生产需要的电池是十分必要的。

本文主要针对提高太阳光的入射和表面钝化性能两个关键点进行研究。分别探究了氮化硅、二氧化硅和三氧化二铝薄膜的制备工艺，为叠层钝化减反膜的研究与制备提供了前提基础，进而结合光学理论和钝化理论制备高效的叠层钝化减反膜。

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)的方法来沉积生长SiNX薄膜，分别研究了SiH4/NH3的气体流量比、反应气压、射频功率以及衬底温度等因素对薄膜性能的诸多影响，并将之应用于多叠层的钝化减反射膜的研究与制备。根据工艺的研究结果：射频功率为80W，衬底温度为250℃，反应气压为90Pa，气体流量比SiH4/NH3在1:1～1:8之间时，薄膜的折射率变化范围在2.52～1.80之间，而且其光学带隙均大于3.6eV，属于宽带隙薄膜，适合作为太阳能减反膜应用，薄膜的最大起伏小于5nm，成分中氮化硅要远大于非晶硅成分。

SiO2薄膜的沉积制备也采用PECVD方法，分别研究了SiH4/N2O的气体流量比、反应气压、射频功率以及衬底温度等因素对薄膜性能的诸多影响，并将之应用于多叠层的钝化减反射膜的研究与制备。根据工艺的研究结果：射频功率为50W，衬底温度为250℃，反应气压为0.5tor，气体流量比SiH4/N2O的值为1:30时，成分最为接近SiO2，薄膜折射率为1.52，而且光学带隙为3.76eV，属于宽带隙薄膜，适合作为太阳能减反膜应用，成分中二氧化硅要远远大于非晶硅成分。

采用直流反应磁控溅射法制备Al2O3薄膜，对不同工艺条件的探究，分析了对薄膜的折射率、光学带隙、元素组成等性质的影响。优化后的工艺参数为：溅射功率240W，衬底温度100℃，Ar:O2=27SCCM:3SCCM，反应气压0.8Pa。沉积的Al2O3薄膜的折射率值为1.7，其光学带隙3.7eV，属于宽带隙薄膜，Al:O元素比例最为接近2:3，薄膜生长沉积的速率相对较为稳定，颗粒的尺寸与分布都比较均匀。

根据薄膜光学导纳矩阵理论和钝化材料性能，设计了4叠层钝化减反膜QLARC-1（SiO2/SiNX/ SiNX/Al2O3/Si）和QLARC-2（SiO2/SiNX/ SiNX/ SiO2/Si）的结构，同时制备了具有代表性的典型的新南威尔士大学采用的氮化硅双层膜结构DLARC（SiNX/ SiNX/ Si）作为对比对象，进行分析比较，QLARC-1和QLARC-1结构分别获得了5.4%和4.5%的平均反射率，远远低于上述双层膜结构。此外，在850℃、N2保护的氛围条件下进行退火1h后，p 、n型硅片均达到最大的有效少子寿命，p型硅片为26.1μs、26.3μs ，n型硅片为32.2μs、32.4μs，分别比DLARC结构的有效少子寿命至少要高出2.9μs 、3.8μs。