多孔黑硅材料制备及其太阳能电池应用研究

黑硅具有很低的反射率，有望在太阳能电池领域获得广泛应用。本项目利用等离子体浸没注入技术制备黑硅材料，研究不同注入条件（如注入偏压、注入时间、工作压强和气体比例等）下制备黑硅的技术，研究这些条件与黑硅表面结构及减反射之间的内在关联；研究黑硅表面微结构的光子陷阱作用；研究黑硅表面微结构形成机理，建立等离子体与硅表面作用的动力学和热力学模型；研究黑硅表面的晶格损伤和缺陷态，对黑硅表面进行处理，消除黑硅表面的损伤和缺陷。研制高效黑硅太阳能电池，主要研究扩散工艺条件（扩散温度和扩散时间等）对黑硅掺杂浓度和表面方块电阻的影响；研究黑硅表面钝化工艺与少数载流子寿命的关系，主要包括PECVD在黑硅表面生长钝化层的工艺条件；研究黑硅太阳能电池光生电子-空穴空穴对的高效产生、分离、输运和收集机制。

本项目利用等离子体浸没离子注入技术成功制备黑硅材料，研究了注入条件对黑硅形貌和反射率的影响，分析了黑硅的减反射机制，研究了黑硅表面微结构形成机理，优化了高效黑硅太阳能电池制备工艺，实现黑硅太阳能电池效率为18.3％。共发表学术论文20篇，申请国内发明专利10项，申请国际专利2项，培养中科院青年创新促进会2人和博士硕士研究生8人。