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晶体硅太阳电池中光衰减缺陷形成机 理的研究 余学功 陈鹏 杨德仁 浙江大学硅材料国家重点实验室 报告内容  研究背景  双氧与硼氧复合体的关系  硼氧复合体与不同类型载流子的关系  硼氧复合体的第一性原理计算  结论 2 报告内容  研究背景  双氧与硼氧复合体的关系  硼氧复合体与不同类型载流子的关系  硼氧复合体的第一性原理计算  结论 3 研究背景 太阳能将在未来能源供应的2050/2100 中远期预测 引自WBGB报告 25% 0.1%  太阳能发电将在未来起到越来越重要的作用。 4 常规晶体硅太阳电池占约84% 的市场份额，处于主导地位。 基于掺硼的p 型晶体硅制造。 直拉单晶硅电池 铸造多晶硅电池 引自NREL报告 5 晶体硅太阳电池所面临的挑战—光衰减 - - + + •铸造多晶硅太阳电池：1-3% •直拉单晶硅太阳电池：3-5% 光衰减是提高太阳电池效率、降成本的瓶颈之一。 6 引起光衰减的缺陷 —— 硼氧复合体 只有当硼和氧杂质同时存在时才 抑制硼氧复合体的方法： 会发生光衰减现象。  降低氧含量  降低硼浓度  p型掺镓硅晶体(镓取代硼)  n型硅晶体(不含硼)  高温热处理  同族掺杂(锗、锡和碳)硅晶体 7 硼氧复合体与硼浓度成正比，与氧浓度成平方关系 J. Schmidt, Physical Review B, 69 (2004) 024107. 8 硼氧复合体形成机理的研究进展 • 1997年Schmidt等人提出B O 模型。 i i 电学特性与实验不符 • 2004年Schmidt等人提出B O 模型，并经Palmer等人发展。 s 2i • 2010年Voronkov等人提出了B O 模型。 i 2i 9 我们（硅材料国家重点实验室）最近研究结果 通过实验证实了双氧是光衰减中心--硼氧复合体的组成部份  系统研究了补偿掺硼硅晶体中的光衰减行为  通过第一性原理系统研究了硼氧复合体的结构、电学性质，并且提出 了光衰减的新机理 结合第一性原理和实验系统研究了锗对氧复合体形成及扩散的影响， 揭示了锗抑制光衰减的机理 10 硼氧复合体的表征方法