太阳电池用铸造多晶硅中晶体缺陷的电学复合性能研究

铸造多晶硅是最主要的太阳电池材料，但由于其中存在大量的晶体缺陷，是非平衡少数载流子的有效复合中心，所以太阳电池的光电转换效率难以得到提高。本课题是系统地开展铸造多晶硅中各种晶体缺陷（包括位错、晶界以及杂质沉淀）的电学复合性能研究。主要研究这些晶体缺陷的电活性，在硅禁带中引入的缺陷态密度和其能级位置及对载流子的俘获截面，重点研究位错、晶界与杂质相互作用后，其电学复合性能的变化行为，同时研究磷吸杂和氢钝化处理对晶体缺陷的电活性的影响。最终阐明各种晶体缺陷复合非平衡少数载流子的机理。目的是控制和利用铸造多晶硅中晶体缺陷，为提高太阳电池的转换效率提供重要的科学基础研究。

本项目主要研究了太阳电池用晶体硅材料中杂质和缺陷的电学复合活性。具体包括（1）发现这些缺陷在硅禁带中引入的缺陷态密度和其能级位置及对载流子的俘获截面；（2）阐明位错、晶界与杂质相互作用后，其电学复合性能的变化行为；（3）最终阐明各种晶体缺陷复合非平衡少数载流子的机理。这些研究结果为控制和利用缺陷、提高太阳电池的转换效率提供重要的科学基础研究。经过3年的研究，基本达到了项目的预期目标，解决了晶体缺陷在硅禁带中引入的能级位置及其对载流子的俘获截面以及 金属杂质对位错和晶界的电学复合性能的影响机理这些关键科学问题。在SCI期刊上共发表文章22篇，申请发明专利5项，超额完成了当时设定的指标。