高效能的HIT太阳能电池研究(3)

(1) n型单晶硅衬底处理：n型单晶硅作为吸收太阳光的主要源区，对它的处理就显得尤为重要，主要包括硅片的制绒和清洗。在n型单晶硅表面进行织构化处理，形成金子塔形状的表面，降低了电池表面的反射率。入射光在电池表面可以多次反射延长了光程，增加了对光子的吸收，相应有较多的光生载流子在p-n结附近产生，从而增加了光生载流子的收集机率。另外制绒还能去除硅片表面损伤层。织绒后的清洗步骤主要是除去残余在硅片表面的金属离子和硅片表面形成的自然氧化膜。现在制绒的主要方法有湿法和干法，其中湿法包括酸性制绒和碱性制绒。

(2) a-Si:H的沉积：a-Si:H膜的均匀性、致密程度及晶化度等影响着HIT太阳能电池的效率。与传统非晶硅薄膜电池不同，作为缓冲层的HIT太阳能电池本征非晶硅层减小了异质结界面态密度，钝化单晶硅和非晶硅界面，由于其具有更宽的能隙，异质结具有更高的内电场，进而获得较高的开路电压。对于异质结太阳能电池，界面态特性(尤其是界面态密度)决定了电池的输出特性。界面态密度主要是由沉积在c-Si上的掺杂a-Si:H引入的。在引入本征非晶硅层后，掺杂层和衬底被分开了，从而获得了一个良好的界面，避免了光生载流子的复合。

现在非晶硅薄膜制备的重要的方法之一是等离子增强化学气相沉积（PECVD）[3]，这一方法能实现低温，大面积沉积。a-Si:H薄膜的沉积技术是整个HIT工艺技术的核心。而影响非晶硅薄膜沉积速率的因素有沉积的气压、射频功率、氢稀释度以及电极进气方式等。

(3)透明导电膜(TCO)的沉积：由于非晶硅几乎没有横向导电性，因此必须在硅薄膜表面沉积一层大面积的TCO来有效收集电流。因此，作为传导层和减反层的TCO必须具较高的光透过性和较低的薄层电阻。在TCO起到减反膜作用的同时，还应减少其光吸收，而常用的HIT电池TCO膜有ITO膜和ZnO膜。它们的主要沉积方法有：直流[4]和射频[5]磁控溅射法、化学气相沉积法、真空蒸发及电子束蒸发工艺。其中又以研究最广泛的是磁控溅射技术最为流行。其特点是成本低，适合大面积沉积，而且薄膜附着力强。

(4)上下电极的制备：指状电极采用蒸发或者丝网印刷的方法制备。电极间具有较小间距，以此来补偿TCO膜方块电阻较高带来的负面影响。 通过对HIT电池的制备工艺过程的总结，可以得到图2-1所示的工艺流程： 　　　　

图2-1 HIT电池的工艺流程 Fig. 2-1 Process chain of HIT solar cells

4. HIT太阳能电池的研究现状

1974年三洋公司开始研究a-Si基太阳能电池技术，并实现了10%的稳定效率。三洋公司在1990年最早推出了HIT结构电池，微晶结构的硅是作为本征薄膜层。为了进一步提高效率，三洋公司在1991年采用本征太阳能电池a-Si:H薄