1、太阳电池的光衰减机制和技术改进措施本文由 chenjun829 贡献pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。赵玉文 等 : P 型 ( 掺硼) 晶硅太阳电池的光衰减机制和技术改进措施409P 型 ( 掺硼) 晶硅太阳电池的光衰减机制和技术改进措施赵玉文( 北京太阳能研究所 ,北京 100083)摘 : 要 介绍了近年来对掺硼晶硅 ( Cz2Si 和 mc2Si ) 太阳电池 的光照衰减问题及衰减机制的研究结果 。通过光照及退火处理 前后少子寿命变化的研究以及光衰减与硼和氧浓度关系的研 究 ,表明引起掺硼晶硅太阳电池光照衰减的主要因素是硼和间
2、隙氧的存在 。同时介绍了减小或避免衰减的技术措施 。 关键词 : P 型 ( 掺硼) c2Si 太阳电池 ; 光衰减 ; 退火处理 ; 少子寿 命 中图分类号 : TM914. 4 文献标识码 :A 文章编号 :100129731 ( 2003) 0420409203问题的研究愈来愈受到重视 。进入 90 年代 ,研究集中于弄清光 伏衰减的基本机制 , 并出现了一些新的实验结果 , 如图 2 、 3 图 和图 4 所示 。1 引 言晶硅太阳电池一直占据着光伏市场的主导地位 1 。2000 年光伏工业和市场中的硅材料占 99. 6 % ,Cd Te 占 0. 4 % 。其中 体晶硅材料 84.
3、2 % ,带硅和薄层硅 ( 多晶硅) 6 % ,非晶硅 9. 4 % 。 为降低光伏组件成本的各种努力中 , 晶硅材料的基础研究具有 重要意义 。其中重要 1 例就是近年来对掺硼晶硅 ( Cz2Si 和 mc2 Si) 太阳电池的光照衰减问题及衰减机制的研究 。掺硼 Cz2Si 太 阳电池的光衰减问题是由 Fischer 和 Pschunder 在 1973 年发现 的 2 。图 1 表示 1cm 掺硼 Cz2Si 电池的最大输出功率 Pm 、 短 路电流 I sc 和开路电压 V oc 在光照后的衰减和 200 以上退火处 理的恢复情况 。可以看出光照使电池性能不断衰减 ,最后达到 饱和值
4、; 退火处理又使电池性能得到完全恢复 。在相当长一段 时间内 ,Cz ( 掺硼) 硅电池的这种光衰减和退火恢复的机制一直 没有解决 。 图 1 掺硼 Cz 硅太阳电池的光衰减和退火恢复行为Si solar cells 年代曾提出过若干金属杂质缺陷模型 ,1980 年又提出非 70 平衡载流子引起的施主 2 受主对 ( 如 FeB) 分解模型 ,即 FeB 的光 诱导分解使 Cz 硅太阳电池受到 Fe 污染而衰减 。但这些模型没 有一个能够完全解释 Fischer 和 Pschunder 所观察到的衰减/ 恢 复现象 。晶硅电池在光伏市场中的主导地位使 Cz2Si 的光衰减 收稿日期 :2002
5、207205 通讯作者 : 赵玉文Fig 1 The light degradation and recovery by anneal of B2doped Cz2作者简介 : 赵玉文 (1939 - ) ,男 ,河南西峡人 ,研究员 ,1990 年和 1991 年在德国图宾根大学作高访 ,一直从事太阳能材料 、 太阳能电池研究和 其它功能材料研究 。1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.图 3 掺硼 Cz 材料体少子寿命 ( ) 和 DL TS ( 深能级瞬态谱 ) 的 b 退火行为 Fi
6、g 3 The annealing behavior of and DL TS of B2doped Cz2Si b 辐照掺硼 Cz2Si 的 DL TS 3 确定 ,Bi Oi 分解后形成了 Bi Cs ; ( 5 ) 光 衰减的大小 ( 1/ 21/ ) 随间隙氧浓度 Oi 的增加而增加 。 f iFig 4 The magnitude of degradation ( 1/ 21/ ) as a function of f iinterstitial oxygen concentration Oi 由图 2 、 3 和图 4 可以看出 : ( 1 ) 随着硅中硼浓度的增加 , 图 衰减增
7、加 ; ( 2) 掺镓 ( Ga ) 和掺磷 ( P) 的 Cz 硅没有衰减 ; ( 3 ) 体少 子寿命 ( ) 的退火行为和 Bi Oi 的分解行为类似 ; ( 4 ) 根据电子 b图 2 不同掺杂 Cz 硅材料体少子寿命的光衰减行为 Fig 2 The light degradation of bulk minority carrier lifetime of Cz2 Si wit h different dopants 图 4 光衰减的大小 ( 1/ 21/ ) 与间隙氧浓度 Oi 的关系 f i410功能材料 2003 年第 4 期 (34) 卷根据上面这些实验认为 ,硼是引起光衰减
8、的主要原因 ( 复合 中心 ) 。在 此 基 础 上 , 1997 年 J . Schmidt 、 G. Aberie 和 R. A. Hezel 4 提出了发生如下反应的硼 2 氧模型 :命衰减现象 6 ; ( 5 ) 无氧掺硼 p2 型 MCz2Si 没有寿命衰减现象 ; ( 6) 人为氧污染过 ( = 3. 4 cm , O = 6. 8 17 cm - 3 ) 的 Cz2 10 base Si 硅没有寿命衰减现象 。 这些实验证实了硼和氧是引起 Cz2Si 光衰减缺陷的主要成 分 。为了研究缺陷浓度与硼 、 氧浓度之间的关系 ,S. W. Glunz 等 5 ,7 人 对来自不同制造厂
9、家的 30 多种类型的 Cz2Si 进行了实验 和分析 。结果表明缺陷浓度与硼浓度成线性关系 ,而氧浓度的 增加对缺陷浓度增加的影响要强烈得多 ,成超线性关系 ,服从 5 次方指数规律 。基本上可以说明构成缺陷的复合物中含有一个 B 原子和 5 个 O 原子 ,即 BO5 。 因此 ,掺硼 Cz2Si 中影响光衰减的缺陷中心的反应可能为 : ligh BO5 B + 5O ( high) annealing ( low) 以上研究是针对掺硼 Cz2Si 进行的 。最近发现掺硼多晶硅 同样有类似的光衰减和退火恢复现象 8 ,9 , 如图 5 所示 。引起 光衰减的缺陷浓度与硼和间隙氧的关系与 C
10、z2Si 类似 , 因此对 Cz2Si 的分析也适用于多晶硅 。TS 的结果是在电子辐照过的掺硼 Cz2Si 上得到的 ,并证 DL 实在 Bi Oi 分解后形成了 Bi Os 。 进一步的研究和实验又排除了 Bi Oi 是光衰减缺陷中心的 可能性 。SRH 理论分析表明 ,Cz (B) 硅中存在两种不同的光衰 减缺陷中心 。一个是 Ec 以下或 Ev 以上 0. 15eV 的浅能级复合 中心 。然而这个中心只是在注入水平远大于掺杂剂浓度的情况 下才对总的 SRH 寿命有贡献 ,因此对一个太阳的电池来说影响 不大 。在低注入条件下 ,对寿命衰减影响最严重的复合中心是 位于硅带隙中间的能级 ,这
11、个复合中心位于 Ev + 0. 35eV 和 Ec - 0. 45eV 之间 。而通过 DL TS 分析确定 Bi Oi 的能级位于 Et = Ec - 0. 27eV 。从而排除了以前提出 Bi Oi 是光衰减缺陷中心的 假定 。为了进一步弄清引起 Cz2Si 光衰减的原因 , 并找到抑制或 消除衰减的解决办法 ,光伏界于 90 年代后半期开展了非政府间 的国际合作 6 , 由日本的 Shin2Etsu Handotai Co 公司和其它的 硅材料生产公司向 Sharp Corp 、 Hitachi 、 、 Ltd Fraunhofer 太阳能 系统研究所 、 新南威尔士大学 、 Georg
12、ia 工大和东京农工大等研 究机构提供各种不同的硅片进行实验 。经过几年的联合研究 , 已经对引起 Cz2Si 光衰减的缺陷有了清楚的认识 。这些实验结果 和现象包括 : (1) 没有间隙氧和其它污染物的掺硼 p 型 FZ Si 没有 2 寿命衰减现象 ; (2) 在人为地用氧污染过 ( = 6. 3 cm , O = 5. base4 17 cm - 3 ) 的 p 型掺硼 FZ 硅中 , 寿命衰减现象与掺硼 Cz2Si 10 类似 5 ; ( 3) 在人为氧污染过 ( O = 4. 2 1017 cm - 3 ) 的 n 型掺 磷 FZ 硅中 ,没有寿命衰减现象 2 ; ( 4 ) n 型
13、掺磷 Cz 硅中没有寿2 引起 Cz2Si 光衰减缺陷的成分1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.图 5 6cm ,10cm 1. 10cm mc2Si 片光照前后平均寿命的可逆 变化 Fig 5 Reversible change of average lifetime before and after illumi2 nation for 1. 6 cm ,10cm 10cm mc2Si sheets3 减小寿命衰减的技术措施由于已经确定缺陷的化学成分是硼和间隙氧 ,就有可能找 到一种方
14、法减少这两种元素在原材料中含量 。实际的解决方法 可以为 : ( 1) 使用无氧或氧浓度低的材料 , 如 MCz2Si ( 电磁直拉 单晶硅) 或 FZ2Si ,FZ 材料价格贵 ,只使用于高效电池 ,效率已达 到 24. 7 % 10 , 而 MCz2Si 可以应用于工业电池 , 其电池的实验 室效率达到 24. 5 % 10 ; ( 2) 使用 n 型 Cz2Si 或者 n 型多晶硅 ; ( 3) 在 p 型晶硅中用其它施主如镓替代硼 。掺 Ga 的 Cz2Si 太阳电池 的实验室效率达到 22. 5 % 7 ,证明这种材料是可行的 。但这种 方法的缺点是 Ga 在硅中的分凝系数低 , 使
15、得电阻率沿晶体生 长方向比掺硼的变化大 ; ( 4 ) 降低硼的掺杂浓度 , 即使用高阻材 料制作电池 ,如 510cm ,但要制作背场得到良好的背接触 。4 结 论通过对掺硼晶硅 ( Cz2Si 和 mc2Si) 光照及退火处理前后少子 寿命变化以及光衰减与硼和氧浓度关系的研究 , 认识到引起掺 硼晶硅太阳电池光照衰减的主要因素是硼和间隙氧的存在 , 并 建立了光照产生缺陷复合中心的反应模型 。在此基础上 ,介绍 了减小或避免衰减的技术措施 。这一研究结果表明晶硅太阳电 池基础材料研究对提高光伏器件性能以及光伏产业发展具有重 要意义 。 参考文献 :1 赵玉文 ,林安中 . J . 太阳能学
16、报 ,1999 ,特刊 :85. 2 Fisher H ,Pschunder W. Investigation of Photon and Thermal Induced Changes in Silicon Solar Cells R . CA ,USA : Proceedings of t he 10 th IEEE PVSC Palo Alto ,1973. 4042441. 3 Kimerling L C ,Asom M T ,et al. J . Mater Sci Forum ,1989 ,38241 : 141. 4 Schmidt J ,Aberie A G , Hezel R
17、. Investigation of Carrier Lifetime In2 stabilityies in CZ2 Grown silicon R . Proc 26 th IEEE PVSC , 1997. 13. 5 Glunz S W ,Rein S ,Warta W ,et al. On t he Degradation of CZ2Silicon Solar Cells R . Proc 2 nd World Conf PVSEC , 1998. 1343. 6 Saitoh T , et al. Light Degradation and Control of Low2Resi
18、stivity CZ2 Solar Cells R . 11 th PVSEC , 1999. 553. 7 Glunz S W ,Rein S ,Warta W ,et al. Degradation of Carrier Lifetime in CZ Silicon Solar Cells R . PVSEC11 ,1999. 549. 8 Takaki A , Hashigami H , Saitoh T. Light Degradation of Minorityb Carrier Lifetime for Multicrystalline Cast Silicon Substrate
19、s R . 12 th PVSEC ,2001. CD2053. 9 Wolf S ,et al. Light2Induced Degradation of very Low Resistivity De Multi2Crystalline Silicon Solar Cells R . 28 th IEEE , PVSC , 1999. 53.赵玉文 等 : P 型 ( 掺硼) 晶硅太阳电池的光衰减机制和技术改进措施 10 Zhao Jianhua ,Wang Aaihua , Green M. High Efficiency PERL Silicon411Solar Cells on MC
20、Z and CZ Substrates R . 11 th PVSEC , 1999. 557.( 1. Open Lab. of Education Ministry for High T emp . Materials 2. Shanghai Institute of Ceramics , Chinese Academy of Sciences , Shanghai 200050 , China) Abstract :Co2Mn alloys were potential magnetic2field2induced and stress2induced shape memory mate
21、rials. In t his study , Co2Mn alloys wit h varied Mn content were prepared. The stress2induced(fcc) ( hcp ) martensitic transformation and shape memory effect of Co2Mn alloy in terms of Mn content were studied. The experimental results show t hat Co2Mn alloys assocated transformation have SM E. Wit
22、h t he in2 crease of Mn content , t he strengt h of alloys tend to decrease , which makes t he degree of recovery rate and recoverable strain decrease. Key words : shape memory alloys; martensitic transformation ; co based alloys 2(Beijing Solar Energy Research Institute , Beijing 100083 ,China) Abs
23、tract :The investigation of t he issues and mechanism of light degradation of B2doped p2type c2Si solar cells in recent years were described. Through t he investigation for variations of minor carrier lifetime before and after light irradiation and annealing and t he correlation between light degrad
24、ation and boron and oxygen concentrations , it was clarified t hat boron and interstitial oxygen were major components of defect center for light degradation of B2doped c2Si solar cells. At same time , t he technical solutions for reducing or eliminating light2degradation were introduced as well. Ke
25、y words : B doped c2Si solar cells; light degradation ; anneal , carrier lifetime 2 ( 上接第 404 页)2 Brown J G. J . J Appl Phys ,1988 , 63 :4899. 3 Zhang Tonghe , Wang Xiaoyou ,Liang Hong ,et al. J . Surf Coat and Tech ,1996 ,83 :280. 4 5 6 7( 1. Department of Physics ,Nantong Institute of Technology ,
26、 Nantong 226007 ,China ; 2. Department of Physics ,Beijing Normal University , Beijing 100875 ,China) Abstract :Tungsten ions of a high pulsed current density extracted from a metal vapor vacuum arc ( M EVVA) ion source were implanted into H13 steel wit h an implantation dose of 1 17 cm - 2 , an ext
27、raction acceleration of 30kV , an pulsed ion beam flux of about 0. 3mA? - 2 and 10 cm 6mA? - 2 . Voids were observed after Tungsten ion implantation at 200 by a high voltage ( 1MV) electron microscope. Experimental re2 cm sults of wear and hardness indicated t hat t he hardness of H13 steel could in
28、crease and t he wear resistance of H13 steel dro when t he voids p were produced by a high pulsed current density ion implantation. Forming causes for voids and t heir influence on t he tungsten concentration dept h profile in t he implanted H13 steel were discussed according to spike t heory. Key w
29、ords : ion implantation ; void; wear resistance ( 上接第 406 页)参考文献 :( 1. College of Chemical and Enviromental Science , He nan Normal University ,Xinxiang 453002 ,China ; 2. Xi Branch , Institute of Salt Lake ,Chinese Academy of Science ,Xi 710043 ,China ; an an 3. Department of Chemistry , Lanzhou Un
30、iversity ,Lanzhou 730000 ,China) Abstract :In t his paper ,t he forming and transforming process of t he Magnesium oxysulfates in a MgSO42NaOH2H2 O system at 210 has been investigated by using MgSO4 and NaOH solutions as starting materials. The transforming process of product p hase from unstable p
31、hase to stable p hase wit h time has been proved by means of chemical analysis ,microp hotograp h ,XRD and IR. Key words : hydrothermal synthesis; magnesium oxysulfates; dynamic process ( 上接第 408 页)1 魏钟晴 ,马佩华 ,等 . J . 盐湖研究 ,1997 ,5 (324) :16223. 2 Thaisa D ,Cole W F. J . Aust Chem ,1957 ,10 :2872294
32、. 3 罗建国 ,姚吉升 ,等 . J . 硅酸盐学报 ,1998 ,26 (2) :1572162.Shape memory effect associated with fcc hcp transf ormation in Co2 x %Mn alloys1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.Light degradation of B2doped p2type c2Si solar cells and solutions Voids induced by pulsed tungsten
33、 ion mmplantationYAN G Jian2hua1 , ZHAN G Tong2he2The dynamic study on interaction of MgSO42 NaO H H2 O 2 quaternary system under a hydrothermal condition at 210 WAN G Xue2jing1 ,ZHOU Jian2guo 1 ,3 ,L U Yan1 , YU E Tao 3 , GAO Shi2yang1 ,2 ZHOU Wei2min1 , J IAN G BO2hong1 ,L IU Yan2 , Q I Xuan1ZHAO
34、Yu2wenSchulz F , Witt maak K. J . Rad Eff ,1976 , 29 :31. Kelly R. J . Rad Eff ,1977 , 32 :91. Grant W A. J . Nucl Instru Met h ,1981 , 182/ 183 :809. Kelly A. J . Progress in Materials Science ,1963 , 10 :151.4 董殿权 ,王 ,等 . J . 功能材料 ,1999 ,30 (5) :5592560. 军 5 Keit h D K ,Michael F H ,Berenard H W S
35、. J . Acta Cryst ,1981 ,B37 : 100321006. 6 魏钟晴 ,马佩华 ,等 . J . 盐湖研究 ,1998 ,6 (223) :129. 7 王雪静 ,高世扬 ,等 . J . 无机化学学报 ,已接受 . 8 施尔康 ,夏长泰 . J . 无机材料学报 ,1996 ,2 (11) :1932206.1 本文由 chenjun829 贡献pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。赵玉文 等 : P 型 ( 掺硼) 晶硅太阳电池的光衰减机制和技术改进措施409P 型 ( 掺硼) 晶硅太阳电池的光衰减机制和技术改进
36、措施赵玉文( 北京太阳能研究所 ,北京 100083)摘 : 要 介绍了近年来对掺硼晶硅 ( Cz2Si 和 mc2Si ) 太阳电池 的光照衰减问题及衰减机制的研究结果 。通过光照及退火处理 前后少子寿命变化的研究以及光衰减与硼和氧浓度关系的研 究 ,表明引起掺硼晶硅太阳电池光照衰减的主要因素是硼和间 隙氧的存在 。同时介绍了减小或避免衰减的技术措施 。 关键词 : P 型 ( 掺硼) c2Si 太阳电池 ; 光衰减 ; 退火处理 ; 少子寿 命 中图分类号 : TM914. 4 文献标识码 :A 文章编号 :100129731 ( 2003) 0420409203问题的研究愈来愈受到重视
37、。进入 90 年代 ,研究集中于弄清光 伏衰减的基本机制 , 并出现了一些新的实验结果 , 如图 2 、 3 图 和图 4 所示 。1 引 言晶硅太阳电池一直占据着光伏市场的主导地位 1 。2000 年光伏工业和市场中的硅材料占 99. 6 % ,Cd Te 占 0. 4 % 。其中 体晶硅材料 84. 2 % ,带硅和薄层硅 ( 多晶硅) 6 % ,非晶硅 9. 4 % 。 为降低光伏组件成本的各种努力中 , 晶硅材料的基础研究具有 重要意义 。其中重要 1 例就是近年来对掺硼晶硅 ( Cz2Si 和 mc2 Si) 太阳电池的光照衰减问题及衰减机制的研究 。掺硼 Cz2Si 太 阳电池的光
38、衰减问题是由 Fischer 和 Pschunder 在 1973 年发现 的 2 。图 1 表示 1cm 掺硼 Cz2Si 电池的最大输出功率 Pm 、 短 路电流 I sc 和开路电压 V oc 在光照后的衰减和 200 以上退火处 理的恢复情况 。可以看出光照使电池性能不断衰减 ,最后达到 饱和值 ; 退火处理又使电池性能得到完全恢复 。在相当长一段 时间内 ,Cz ( 掺硼) 硅电池的这种光衰减和退火恢复的机制一直 没有解决 。 图 1 掺硼 Cz 硅太阳电池的光衰减和退火恢复行为Si solar cells 年代曾提出过若干金属杂质缺陷模型 ,1980 年又提出非 70 平衡载流子引
39、起的施主 2 受主对 ( 如 FeB) 分解模型 ,即 FeB 的光 诱导分解使 Cz 硅太阳电池受到 Fe 污染而衰减 。但这些模型没 有一个能够完全解释 Fischer 和 Pschunder 所观察到的衰减/ 恢 复现象 。晶硅电池在光伏市场中的主导地位使 Cz2Si 的光衰减 收稿日期 :2002207205 通讯作者 : 赵玉文Fig 1 The light degradation and recovery by anneal of B2doped Cz2作者简介 : 赵玉文 (1939 - ) ,男 ,河南西峡人 ,研究员 ,1990 年和 1991 年在德国图宾根大学作高访 ,一
40、直从事太阳能材料 、 太阳能电池研究和 其它功能材料研究 。1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.图 3 掺硼 Cz 材料体少子寿命 ( ) 和 DL TS ( 深能级瞬态谱 ) 的 b 退火行为 Fig 3 The annealing behavior of and DL TS of B2doped Cz2Si b 辐照掺硼 Cz2Si 的 DL TS 3 确定 ,Bi Oi 分解后形成了 Bi Cs ; ( 5 ) 光 衰减的大小 ( 1/ 21/ ) 随间隙氧浓度 Oi 的增加而增加
41、。 f iFig 4 The magnitude of degradation ( 1/ 21/ ) as a function of f iinterstitial oxygen concentration Oi 由图 2 、 3 和图 4 可以看出 : ( 1 ) 随着硅中硼浓度的增加 , 图 衰减增加 ; ( 2) 掺镓 ( Ga ) 和掺磷 ( P) 的 Cz 硅没有衰减 ; ( 3 ) 体少 子寿命 ( ) 的退火行为和 Bi Oi 的分解行为类似 ; ( 4 ) 根据电子 b图 2 不同掺杂 Cz 硅材料体少子寿命的光衰减行为 Fig 2 The light degradation
42、 of bulk minority carrier lifetime of Cz2 Si wit h different dopants 图 4 光衰减的大小 ( 1/ 21/ ) 与间隙氧浓度 Oi 的关系 f i410功能材料 2003 年第 4 期 (34) 卷根据上面这些实验认为 ,硼是引起光衰减的主要原因 ( 复合 中心 ) 。在 此 基 础 上 , 1997 年 J . Schmidt 、 G. Aberie 和 R. A. Hezel 4 提出了发生如下反应的硼 2 氧模型 :命衰减现象 6 ; ( 5 ) 无氧掺硼 p2 型 MCz2Si 没有寿命衰减现象 ; ( 6) 人为氧
43、污染过 ( = 3. 4 cm , O = 6. 8 17 cm - 3 ) 的 Cz2 10 base Si 硅没有寿命衰减现象 。 这些实验证实了硼和氧是引起 Cz2Si 光衰减缺陷的主要成 分 。为了研究缺陷浓度与硼 、 氧浓度之间的关系 ,S. W. Glunz 等 5 ,7 人 对来自不同制造厂家的 30 多种类型的 Cz2Si 进行了实验 和分析 。结果表明缺陷浓度与硼浓度成线性关系 ,而氧浓度的 增加对缺陷浓度增加的影响要强烈得多 ,成超线性关系 ,服从 5 次方指数规律 。基本上可以说明构成缺陷的复合物中含有一个 B 原子和 5 个 O 原子 ,即 BO5 。 因此 ,掺硼 C
44、z2Si 中影响光衰减的缺陷中心的反应可能为 : ligh BO5 B + 5O ( high) annealing ( low) 以上研究是针对掺硼 Cz2Si 进行的 。最近发现掺硼多晶硅 同样有类似的光衰减和退火恢复现象 8 ,9 , 如图 5 所示 。引起 光衰减的缺陷浓度与硼和间隙氧的关系与 Cz2Si 类似 , 因此对 Cz2Si 的分析也适用于多晶硅 。TS 的结果是在电子辐照过的掺硼 Cz2Si 上得到的 ,并证 DL 实在 Bi Oi 分解后形成了 Bi Os 。 进一步的研究和实验又排除了 Bi Oi 是光衰减缺陷中心的 可能性 。SRH 理论分析表明 ,Cz (B) 硅中
45、存在两种不同的光衰 减缺陷中心 。一个是 Ec 以下或 Ev 以上 0. 15eV 的浅能级复合 中心 。然而这个中心只是在注入水平远大于掺杂剂浓度的情况 下才对总的 SRH 寿命有贡献 ,因此对一个太阳的电池来说影响 不大 。在低注入条件下 ,对寿命衰减影响最严重的复合中心是 位于硅带隙中间的能级 ,这个复合中心位于 Ev + 0. 35eV 和 Ec - 0. 45eV 之间 。而通过 DL TS 分析确定 Bi Oi 的能级位于 Et = Ec - 0. 27eV 。从而排除了以前提出 Bi Oi 是光衰减缺陷中心的 假定 。为了进一步弄清引起 Cz2Si 光衰减的原因 , 并找到抑制或
46、 消除衰减的解决办法 ,光伏界于 90 年代后半期开展了非政府间 的国际合作 6 , 由日本的 Shin2Etsu Handotai Co 公司和其它的 硅材料生产公司向 Sharp Corp 、 Hitachi 、 、 Ltd Fraunhofer 太阳能 系统研究所 、 新南威尔士大学 、 Georgia 工大和东京农工大等研 究机构提供各种不同的硅片进行实验 。经过几年的联合研究 , 已经对引起 Cz2Si 光衰减的缺陷有了清楚的认识 。这些实验结果 和现象包括 : (1) 没有间隙氧和其它污染物的掺硼 p 型 FZ Si 没有 2 寿命衰减现象 ; (2) 在人为地用氧污染过 ( =
47、6. 3 cm , O = 5. base4 17 cm - 3 ) 的 p 型掺硼 FZ 硅中 , 寿命衰减现象与掺硼 Cz2Si 10 类似 5 ; ( 3) 在人为氧污染过 ( O = 4. 2 1017 cm - 3 ) 的 n 型掺 磷 FZ 硅中 ,没有寿命衰减现象 2 ; ( 4 ) n 型掺磷 Cz 硅中没有寿2 引起 Cz2Si 光衰减缺陷的成分1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.图 5 6cm ,10cm 1. 10cm mc2Si 片光照前后平均寿命的可逆 变化 Fi
48、g 5 Reversible change of average lifetime before and after illumi2 nation for 1. 6 cm ,10cm 10cm mc2Si sheets3 减小寿命衰减的技术措施由于已经确定缺陷的化学成分是硼和间隙氧 ,就有可能找 到一种方法减少这两种元素在原材料中含量 。实际的解决方法 可以为 : ( 1) 使用无氧或氧浓度低的材料 , 如 MCz2Si ( 电磁直拉 单晶硅) 或 FZ2Si ,FZ 材料价格贵 ,只使用于高效电池 ,效率已达 到 24. 7 % 10 , 而 MCz2Si 可以应用于工业电池 , 其电池的实验 室效率达到 24. 5 % 10 ; ( 2) 使用 n 型 Cz2Si 或者 n 型多晶硅 ; ( 3) 在 p 型晶硅中用其它施主如镓替代硼 。掺 Ga 的 Cz2Si 太阳电池 的实验室效率达到 22. 5 % 7 ,证明这种材料是可行的 。但这种 方法的缺点是 Ga 在硅中的分凝系数低 , 使得电阻率沿晶体
