Исследование применения метода спрей пиролиза для осаждения пленки оксида алюминия с целью пассивации р-Si поверхности и получения высокоэффективного кремниевого солнечного элемента НИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 10 января 2011 г.-31 декабря 2011 г. Исследование применения метода спрей пиролиза для осаждения пленки оксида алюминия с целью пассивации р-Si поверхности и получения высокоэффективного кремниевого солнечного элемента
Результаты этапа: В данной работе впервые исследовано влияние температуры осаждения пленки AlOx методом pyrosol на параметры двухсторонних кремниевых СЭ конструкции IFO/(n+pp+)Cz-Si/AlOx при тыльном освещении, включая спектральные кривые внешней квантовой эффективности, которые максимально чувствительны к пассивирующим свойствам пленки AlOx. Обнаружено, что увеличение температуры осаждения пленки AlOx с 330°С до 530°С заметно ухудшает тыльные параметры СЭ (эффективность уменьшилась с 12.2 до 10.9%), что напрямую свидетельствует об ухудшении пассивации тыльной p+ поверхности пленкой AlOx. Сделан вывод о том, что с увеличением температуры осаждения пленки AlOx растет величина положительного заряда, встроенного в нестехиометрический межфазный слой SiOх, который образуется между c-Si и AlOx в процессе осаждения пленки AlOx. Увеличение положительного заряда в слое SiOх приводит к экранированию действия отрицательного заряда, локализованного на границе AlOx/SiOх, и тем самым уменьшает индуцированную полем пассивацию По результатам проведенных исследований одна статья опубликована и одна ста-тья послана в печать.
2 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. Исследование применения метода спрей пиролиза для осаждения пленки оксида алюминия с целью пассивации р-Si поверхности и получения высокоэффективного кремниевого солнечного элемента
Результаты этапа: В данной работе впервые проведено исследование эффективности пассивации р+-Si эмиттера пленкой синтезированного методом ультразвукового спрей пиролиза оксида алюминия AlOx в структуре AlOx/(p+nn+)Cz-Si/IFO в зависимости от: (i) толщины пленки AlOx, (ii) слоевого сопротивления р+-Si эмиттера, (iii) термообработок AlOx/(p+nn+)Cz-Si/IFO структур. Продемонстрировано, что: (i) оптимальным значением слоевого сопротивления р+-Si эмиттера в AlOx/(p+nn+)Cz-Si структуре, обеспечивающим наиболее эффективную пассивацию, является величина ~65 Ω/□; (ii) эффективность пассивации р+-Si эмиттера увеличивается с ростом толщины пленки AlOx, если не проводить специальных дополнительных термообработок; (iii) дополнительная термообработка значительно повышает эффективность пассивации AlOx/(p+nn+)Cz-Si/IFO структур; в результате, степень пассивации, которую обеспечивает пленка AlOx толщиной ~80 нм, можно получить с помощью пленки толщиной в 3 раза меньше, но в сочетании с дополнительной термообработкой; (iv) на основе ITO/AlOx/(p+nn+)Cz-Si/IFO структур с пленкой AlOx, пассивирующей p+ эмиттер, возможно получить двусторонние солнечные элементы, с предельной лицевой/тыльной эффективностью ~20.4/18.8%.
3 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. Исследование применения метода спрей пиролиза для осаждения пленки оксида алюминия с целью пассивации р-Si поверхности и получения высокоэффективного кремниевого солнечного элемента
Результаты этапа: В данном проекте впервые проведено исследование эффективности пассивации р+-Si эмиттера пленками AlOx синтезированными экономичным методом ультразвукового спрей пиролиза, в частности, исследованы: 1. влияние температуры осаждения пленки AlOx методом спрей пиролиза на ее пассивирующие свойства в конструкции кремниевого СЭ (n+pp+)c-Si/AlOx; 2. оптимизация подготовки p+ поверхности перед нанесением пленки AlOx; 3.1. влияние слоевого сопротивления р+-Si слоя и отжига на эффективность пассивации р+-Si поверхности пленкой AlOx в конструкции кремниевого СЭ AlOx/(p+nn+)Cz-Si/IFO; 3.2. влияние толщины пленки AlOx, нанесенной методом спрей пиролиза на р+-Si поверхность, на эффективность пассивации р+-Si поверхности пленкой AlOx в конструкции кремниевого СЭ AlOx/(p+nn+)Cz-Si/IFO 4. эффективность нанесения пленки нитрида кремния SiNx поверх пленки оксида алюминия AlOx с целью уменьшения отражения света; 5. влияние условий осаждения пленки AlOx (температура, газ-носитель), ее толщины, а также высокотемпературного отжига, применяемого для вжигания контактов методом screen-printing (~900°C), на эффективное время жизни носителей в τeff в структуре SiNx/AlOx/(p+nn+)Cz-Si/SiNx с двухслойной пленкой SiNx/AlOx. Получены прототипы лабораторных образцов солнечных элементов с использованием двухслойной пленки SiNx/AlOx на p+-Si поверхности, а именно, на основе SiNx/AlOx/(p+nn+)Cz-Si/SiNx структур с пленкой AlOx толщиной всего ~5 нм, с пре-дельной эффективностью ~20.2%. Если бы значение псевдо фактора заполнения p-FF было равно ~81%, то были получены значительно более высокие значения псевдо-эффективности, ~21%. По результатам проекта опубликовано 4 работы, из них 3 – в реферируемых, в том числе, высокорейтинговых журналах и 1 – в трудах 28-й Европейской конференции по фотовольтаическому преобразованию солнечной энергии (Париж, 2013г.)

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".