硅基太阳电池占据着太阳电池行业的主流市场地位,其正表面结构已基本完善,而背表面的优化成为关注的焦点。进一步改善电池背表面的钝化结构有助于获得更佳的电学性能表现。目前最为流行的两种背钝化方案可通过背表面接触结构区分为使用绝缘介质膜钝化,通过局部开孔方式实现金属半导体接触的局部接触背钝化结构和使用钝化接触结构的全面积接触背钝化结构。针对它们各自特点我们分别开展了工作:对于结构相对成熟的局部接触背钝化结构,拟制备一种低成本双面多晶PERC(passivated-emitter and rear cell)电池,借助新开发的腐蚀性铝浆直接穿透背钝化膜形成铝栅线替代原有的全铝背电极设计实现双面发电;基于热硝酸氧化超薄界面氧化硅和PECVD沉积的本征非晶硅,并通过磷热扩散方式实现的全面积钝化接触结构,详细探究了 PECVD沉积工艺对钝化接触结构材料性质以及钝化质量、接触电阻率等电学性能的影响,并建立它们之间的联系。对于局部接触背钝化结构,它的钝化结构主要由非金属接触区域和金属接触区域两部分构成。首先是非金属接触区域采用的Al2O3加SiN.x的叠层膜钝化,它主要依靠Al2O3薄膜和Si界面的固定负电荷所产生的场钝化。当Al2O3厚度小于10nm时,钝化质量表征参数隐开路电压(iVoc)随厚度增加而增加,得益于薄膜均匀性随厚度提高而增强,同时固定电荷数亦有所增加。而当厚度超过10 nm后,iVoc大于660 mV,厚度进一步提高,iVoc不再明显提升。此外叠加20 nm SiNx薄膜可提升叠层膜的氢钝化效果,将iVoc进一步提升10 mV以上,达670 mV。而金属接触区域的钝化依赖Al在硅片表面形成的背掺杂层(BSF),钝化质量随BSF厚度增加而提高。双面PERC电池的制备基于此钝化结构,采用10 nm Al2O3加20 nm SiNx叠层膜组合可在实现优良钝化质量的同时保证新开发腐蚀性铝浆的穿透能力,并在金属接触区域形成均匀的BSF层。在铝浆丝网印刷后增加预烧结工艺可以有效改善铝栅线边缘的局部BSF形成情况。最终获得了最高正面效率19.86%,背面效率13.65%的双面多晶太阳电池。分别使用光注入退火和电注入退火均可将它的光致衰减率抑制在1.2%以下。同时,在光照条件下385℃退火处理3 min,有助于进一步提高成品电池效率。基于计算模拟得知该种电池的能量损失主要来源于质量较差的多晶硅基体和背钝化质量,并进一步分析了硅片电阻率,厚度,铝栅线宽度以及SiNx薄膜厚度等对于电池效率的影响。对于全面积钝化接触结构,它由一层超薄界面氧化硅和掺杂多晶硅层所构成。该结构在起到钝化作用的同时还承担多数载流子的输运,故须平衡钝化质量与接触电阻率之间的关系。本文分析了主要PECVD沉积参数(温度、功率和压力)对其电性能的影响。适度的界面氧化层破坏程度才能保证钝化质量的同时,获得较低的接触电阻率值。同时掺杂多晶硅的掺杂浓度和结晶度也会对它们造成影响。当沉积温度提高时,本征非晶硅薄膜中会产生更多的微晶或多晶相,并在热扩散过程中作为形核中心导致最终的掺杂多晶硅结晶度提高,接触电阻率下降。但过高的结晶度也会带来更高的界面层缺陷态密度,造成钝化质量下降。薄膜致密度随沉积温度的提高而提高,磷原子在致密薄膜中的扩散系数更低,导致更低的掺杂浓度,界面氧化层破坏程度小。最终的钝化质量随沉积温度升高,先上升后轻微下降。沉积功率对于薄膜结晶度和致密度的影响不大,其最终接触电阻率基本维持不变。而较低的沉积功率不利于反应气体的充分分解,较高的功率会导致氢含量提高,出现起泡现象,造成钝化质量下降。较低的沉积压强会导致结晶度和致密度的下降,接触电阻率上升,其对应薄膜中磷原子掺杂浓度更高,导致硅基体的俄歇复合相对严重,造成钝化质量轻微下降。最终在420℃,500 W,0.2 mbar PECVD沉积温度,800℃热扩散温度条件下获得最高iVoc为742 mV,同时接触电阻率低至6.4mΩ·cm2。将该方法制备的钝化接触结构直接用于电池的背表面钝化可获得效率达24.7%的高效太阳电池。使用计算模拟分析了此钝化结构用于太阳电池背钝化结构时的主要优势,相较于局部接触钝化结构,它可以更加有效抑制背表面的复合,获得极佳的背钝化效果,同时避免了载流子在硅基体中的横向输运。