摘 要

本實驗主要是以固態磊晶（SPE）原理，藉由RF濺鍍方式先在矽晶片上成長非晶矽，再以高溫熱退火的方式來進行結晶化成長，最後直接加以金屬電極形成簡單的Al/p-Si/n-Si/Ni太陽能電池結構。實驗結果顯示在矽基板上的薄氧化層（Native Oxide）經Ar/H2混合氣氛電漿處理後，才得以使鍍於其上的非晶矽在退火後形成P-type磊晶層。該磊晶層的電性與單晶矽電性特性相近，但元件照光後的量測結果VOC=0.25V、JSC=0.85mA/cm2、FF=56.3%與理論模擬得到的結果尚有落差。我們使用Silvaco公司的元件模擬軟體Atlas，來進行結晶矽太陽能電池的模擬，所得的理論模擬的元件效率為η＝3.84％，而其元件特性參數為VOC=0.57V、JSC=10.2mA/cm2、FF=66.2%。

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目錄
大綱 0
第一章 簡介
1.1 前言 1
1.2 研究背景 3
1.3 元件分析之理論基礎 4
第二章 元件製作與模擬設計流程
2.1 元件製作目的 6
2.2 元件製作流程
2.2.1 元件設計與安排 6
2.2.2 各層薄膜之製備方式 7
2.3 製程實驗設備說明 12
2.4 元件及各層薄膜分析流程 13
2.5 分析儀器說明 15
2.6 模擬設計流程 17
第三章 實驗結果分析與模擬分析比較
3.1材料特性分析
3.1.1 矽薄膜成長分析 20
3.1.2 矽薄膜之結晶性分析 20
3.1.3 矽薄膜之電性分析 21
3.1.4 金屬接點與半導體之接面性質分析 22
3.2 元件特性分析
3.2.1 元件的I-V和C-V曲線分析 23
3.3 模擬與實驗分析討論
3.3.1 模擬結果與實驗之比較 27
3.3.2 矽薄膜太陽能電池之最佳化設計 28
第四章 結論 30
參考文獻 31
附表
表1 Si薄膜α-step 厚度量測結果 32
表2 霍爾量測結果比較 33
附圖
圖1 Solar Cell特性分析原理 34
圖2 Solar Cell特性分析曲線 35
圖3固相磊晶的再成長速率與溫度的關係圖 36
圖4 結晶矽太陽能電池之元件結構示意圖 37
圖5 Back-refraction emotion 38
圖6 AM1.5太陽能光譜模擬圖 39
圖7元件結構圖 40
圖8 XRD比較圖 41
圖9 Laue-back reflection pattern分析結果 42
圖10金屬鎳接點與n-type矽基材的歐姆接觸性量測 43
圖11金屬矽化物XRD分析圖 44
圖12金屬鋁接點與p-type矽薄膜的歐姆接觸性量測 45
圖13元件效率分析圖 46
圖14理想係數分析圖 47
圖15 C-V量測計算結果 48
圖16摻質擴散的探討 49
圖17模擬與結果比較圖 50
圖18最佳化模擬設計 51
圖19最佳化分析結果 52

參考文獻

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