專利名稱：基于太陽電池性能影響評(píng)估的發(fā)射層和緩沖層缺陷態(tài)密度檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種太陽電池制造技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種基于太陽電池性能影響評(píng)估的發(fā)射層和緩沖層缺陷態(tài)密度檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
目前，大規(guī)模開發(fā)利用太陽能光伏發(fā)電的核心在于提升太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低太陽電池的生產(chǎn)成本。帶有本征薄層的非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽電池，即HIT太陽電池，可以用200°C以下的低溫非晶硅沉積技術(shù)來替取代傳統(tǒng)晶硅電池生產(chǎn)工藝中的高溫過程，因而有望成為單晶硅電池的廉價(jià)替代物，在實(shí)現(xiàn)低價(jià)高效太陽電池方面具有非常重要的應(yīng)用前景。目前，日本的三洋電機(jī)公司在2011年研發(fā)的HIT太陽電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)23.0% 的轉(zhuǎn)換效率，而世界上其他研究組均無法達(dá)到20%以上。因此，為了能研發(fā)出轉(zhuǎn)換效率超過 20%的高效HIT電池，對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論模擬來評(píng)估HIT電池各方面因素對(duì)獲得高效率的影響，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)這方面的工作，具有十分重要的意義。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有HIT太陽電池模擬方面文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，如Rahmoimi等人在《美國(guó)應(yīng)用物理雜志(J. Appl. Phys.)》(第107卷，第054521-1到0M521-14頁，2010年)上發(fā)表的“載流子輸運(yùn)和N型單晶硅襯底的帶有本征薄層的異質(zhì)結(jié)太陽電池計(jì)算機(jī)模擬研究(Carrier transport and sensitivity issues in heterojunction with intrinsic thin layer solar cells on N-type crystalline silicon :A computer simulation study)”，該文在模擬HIT結(jié)構(gòu)上采用了簡(jiǎn)單的缺陷態(tài)分布模型，忽略了在極薄的非晶硅層中會(huì)存在大量缺陷態(tài)，甚至產(chǎn)生顯著陷阱效應(yīng)的可能性。事實(shí)上，正是這種簡(jiǎn)單的、不完整的處理導(dǎo)致HIT 電池發(fā)射層和緩沖層中缺陷態(tài)密度對(duì)電池性能影響沒有被充分考慮。這在準(zhǔn)確評(píng)估HIT電池各方面因素對(duì)獲得高效率的影響，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)方面是不能令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于太陽電池性能影響評(píng)估的發(fā)射層和緩沖層缺陷態(tài)密度檢測(cè)方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可靠性高且更加全面。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明根據(jù)非晶硅內(nèi)態(tài)密度分布的原始數(shù)據(jù)建立非晶硅層中的缺陷態(tài)分布模型用于計(jì)算陷入缺陷態(tài)中的電荷，得到修正泊松方程并進(jìn)一步求出空間電荷區(qū)和內(nèi)建電場(chǎng)的變化，實(shí)現(xiàn)基于缺陷態(tài)密度對(duì)HIT電池性能的影響評(píng)估，從而求得最優(yōu)化的缺陷態(tài)密度，用于設(shè)置工藝生產(chǎn)中的鈍化與清洗操作。所述的缺陷態(tài)分布模型是指根據(jù)非晶硅體材料內(nèi)態(tài)密度分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果， 建立由指數(shù)分布的帶尾態(tài)和雙高斯分布的懸掛鍵能級(jí)組成的帶間缺陷態(tài)分布模型，具體如下指數(shù)分布的導(dǎo)帶帶尾態(tài)Nttail和價(jià)帶帶尾態(tài)Nvtail
權(quán)利要求
1.一種基于太陽電池性能影響評(píng)估的發(fā)射層和緩沖層缺陷態(tài)密度檢測(cè)方法，其特征在于，根據(jù)非晶硅內(nèi)態(tài)密度分布的原始數(shù)據(jù)建立非晶硅層中的缺陷態(tài)分布模型用于計(jì)算陷入缺陷態(tài)中的電荷，得到修正泊松方程并進(jìn)一步求出空間電荷區(qū)和內(nèi)建電場(chǎng)的變化，實(shí)現(xiàn)基于缺陷態(tài)密度對(duì)HIT電池性能的影響評(píng)估，從而求得最優(yōu)化的缺陷態(tài)密度，用于設(shè)置工藝生產(chǎn)中的鈍化與清洗操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的缺陷態(tài)分布模型是指根據(jù)非晶硅體材料內(nèi)態(tài)密度分布的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，建立由指數(shù)分布的帶尾態(tài)和雙高斯分布的懸掛鍵能級(jí)組成的帶間缺陷態(tài)分布模型，具體為指數(shù)分布的導(dǎo)帶帶尾態(tài)Naail和價(jià)帶帶尾態(tài)Nvtail h If)= I弋,、exp| ^^ dE其中屯和 為導(dǎo)、價(jià)帶邊，Nqc和1代表在導(dǎo)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的修正泊松方程是指從經(jīng)典的 Siockley-Read-Hall復(fù)合理論模型出發(fā)，考慮材料內(nèi)類施主能級(jí)和類受主能級(jí)密度相等的對(duì)稱情況下，推導(dǎo)出陷入缺陷態(tài)內(nèi)的電荷總數(shù)的積分計(jì)算公式仏，
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征是，所述的修正泊松方程是指考慮陷入缺陷態(tài)內(nèi)的電荷總數(shù)后，異質(zhì)結(jié)空間電荷區(qū)內(nèi)的泊松方程修正為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述的空間電荷區(qū)和內(nèi)建電場(chǎng)的變化是指 根據(jù)修正泊松方程，由空間電荷區(qū)邊界連續(xù)條件和電中性平衡條件，計(jì)算得到內(nèi)建電場(chǎng)的變化和空間電荷區(qū)的寬度變化，具體如下
全文摘要
一種太陽電池制造技術(shù)領(lǐng)域的基于太陽電池性能影響評(píng)估的發(fā)射層和緩沖層缺陷態(tài)密度檢測(cè)方法，根據(jù)非晶硅內(nèi)態(tài)密度分布的原始數(shù)據(jù)建立非晶硅層中的缺陷態(tài)分布模型用于計(jì)算陷入缺陷態(tài)中的電荷，得到修正泊松方程并進(jìn)一步求出空間電荷區(qū)和內(nèi)建電場(chǎng)的變化，實(shí)現(xiàn)基于缺陷態(tài)密度對(duì)HIT電池性能的影響評(píng)估，從而求得最優(yōu)化的缺陷態(tài)密度，用于設(shè)置工藝生產(chǎn)中的鈍化與清洗操作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可靠性高且更加全面。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102262698SQ20111021257
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者華夏, 李正平, 沈文忠 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)