P型晶体硅PERC太阳电池热辅助光诱导衰减（LeTID）机制及其抑制方法的基础研究

Thermally assisted light induced decay (LeTID) limits the large-scale application and expansion of P-type crystalline silicon PERC (passivated Emitter and Rear Cell) solar cells. The main reason is that some basic scientific issues related to this have not been well solved: For example, what is the root cause of LeTID? What is the dynamic behaviour of this degradation-recovery process? In response to these problems, this project first proposed the hypothesis that the root cause of LeTID is the metal -hydrogen complex MHx. In order to verify our hypothesis, high spatial resolution lifetime calibrated photoluminescence (PL), synchrotron X-ray fluorescence spectroscopy, and deep level transient spectroscopy DLTS are used to characterize the composition, electrical parameters, and dynamic behavior of LeTID defects, to clarify the reaction mechanism of metal impurities with hydrogen and crystalline silicon and its role in the LeTID process, reveal the physical processes of MHx formation and annihilation. Based on this, finding ways to suppress and eliminate LeTID. Expected research results of this project will have an important reference value for accelerating the industrialization of PERC and even for the development of the next generation advanced high-efficiency solar cell technology.

热辅助光诱导衰减（LeTID）限制了P型晶体硅PERC（Passivated Emitter and Rear Cell）太阳电池的大规模应用推广，其主要原因是与此相关的一些基础科学问题仍未得到很好的解决：例如引起LeTID的根源是什么？其在这个衰减-复原过程中的动力学行为是怎样？针对这些问题，本课题首次提出了引起LeTID的根源是金属-氢复合物MHx的假说。为了验证我们的假说，将采用高空间分辨寿命校准光致发光（PL），同步辐射X射线荧光光谱、深能级瞬态谱DLTS等表征方法确定LeTID缺陷的成分和电学参数、动力学行为，澄清氢与晶体硅中的金属杂质反应机理以及在LeTID过程中的作用，揭示MHx的形成、湮灭的物理过程。在此基础上，寻找抑制和消除LeTID的方法。本项目的预期研究成果将会为加快PERC的产业化甚至对下一代先进的高效太阳电池技术发展具有重要参考价值。

热辅助光诱导衰减（LeTID）限制了P型晶体硅PERC（Passivated Emitter and Rear Cell）太阳电池的大规模应用推广，本课题围绕其两个基础科学问题展开： 引起LeTID的根源以及衰减-复原过程中的动力学行为。主要研究内容包括：.1）研究原材料选择和太阳电池工艺对硅片、PERC太阳电池LeTID程度的影响.2）研究表面钝化层中的氢对硅片和PERC太阳电池LeTID中衰减-复原过程的影响规律.3）研究在光照辅助退火、暗退火，以及LeTID不同阶段过程中MHx的演变行为（动力学机制）.研究在这些过程中杂质缺陷的形成、变化对硅体寿命的影响机制。 .4）研究抑制LeTID技术 .通过本课题的研究，获得了以下重要结果及关键数据：.1）澄清了在多晶硅PERC太阳电池中“引起 LeTID 的根源有可能是Fe-H对”的科学问题。FeB对在LeTID过程中逐渐分解成Fe间隙和B，而再生过程又逐渐结合，因此确定对 LeTID 起作用的有可能是Fe-H对。.2）LeTID缺陷在这个衰减-复原过程中的动力学行为与氢密切相关，在经过烧结之后的多晶硅PERC太阳电池中存在LeTID前驱体B-H或者Ga-H对，暗退火过程实际上能够将烧结之后存在的不稳定的H2A态分解然后与B或者Ga结合，然后在光照过程中B-H，Ga-H分离，促进H参与LeTID缺陷的形成。.3）研发了高温辅助的高光强辐照，退火+高温辅助的高光强加速再生处理技术，此方法同样适用于多晶硅、准单晶和单晶硅PERV太阳电池，只是工艺之间存在一些差异，需要各自调整处理时间范围退火温度，已获得最佳的效率增益和LeTID稳定性。.本课题的研究工作实施对揭示在晶体硅中的缺陷形成、湮灭的物理过程具有重要的科学意义，一方面为晶体硅太阳电池的DLTS分析打好理论基础，另一方面也为晶体硅衰减效应的研究提供了一套行之有效的技术路线和分析方法。