多晶硅氧化物(POLO)结构是在晶硅表面依次生长一层极薄的界面氧化层与多晶硅层所形成的钝化接触结构。基于POLO结构的钝化接触技术不仅能够获得优异的表面钝化特性,而且避免了金属与晶硅表面的直接接触,极大地降低了金属与晶硅表面的接触复合。目前应用POLO钝化接触结构制作的小面积晶硅太阳能电池转换效率高达26.1%,制作的大面积晶硅太阳能电池产业化效率已经超过24.5%。同时POLO钝化接触技术应用于晶硅电池的制作可以承受高温工艺,兼容现有的晶硅电池产业化设备,是未来极具产业化潜力的钝化接触技术方案。本文主要综述了POLO钝化接触结构中载流子的传输机理及相应的量化参数表征方法; 对比了POLO结构制备中界面氧化层生长、多晶硅层的沉积、掺杂及氢化处理的方法; 总结了多晶硅层的寄生吸收效应、晶硅表面形貌结构、掺杂浓度分布对POLO结构钝化接触特性的影响; 简述了POLO钝化接触技术的研究进展及当前POLO电池制作面临的技术难点。

为了研究载流子选择性接触结构在N型晶硅电池钝化特性，本文设计了专门的材料结构。分析对比了不同掺杂浓度分布的材料结构在退火后、沉积SiNx∶H薄膜后及烧结后隐开路电压值的变化，并对其钝化机理进行了分析。研究结果表明隐开路电压值对掺杂浓度分布非常敏感。随着掺杂浓度分布进入硅基体的“穿透”深度增加，相对应地退火后、SiNx∶H薄膜沉积后及烧结后隐开路电压值均呈现先增加后减小的趋势，且样片沉积SiNx∶H薄膜后隐开路电压的增加幅度也逐渐减小，而样片烧结后隐开路电压值又出现不同幅度的下降，且隐开路电压值的下降幅度逐渐减小。通过适当的掺杂工艺，可以使得烧结后的隐开路电压均值达到738 mV。

通过调整斜角刮板刮印角度, 并匹配不同粘度和固含量银浆, 能够做到在降低成本的同时提高电池效率而又不影响电池片印刷质量。采用三种不同刮印角度斜角刮板,银浆选用杜邦PV18系列两种不同特性的银浆, 分析银浆耗量及电池电性能结果, 测试电池栅线高度、宽度、表面形貌及表面接触电阻以观察印刷效果。结果表明：随刮印角度的增加, 银浆耗量持续降低；适当提高银浆粘度和固含量能印刷出更大高宽比的栅线, 对短路电流和电池效率都能有一定的增益。使用PV18系列银浆时粘度和固含量为390 Pa.s/91.2 %、斜角刮板采用60°时刮印角度时设计电池转换效率最高、印刷效果最好且成本较低。

利用频域有限差分法，分析了两种典型晶硅电池结构的Ag背反镜的吸收损耗。研究表明：平板型晶硅电池Ag背反镜的损耗主要是由本征吸收和导模共振吸收引起，而表面等离子体共振吸收使TM模的吸收峰峰值大于TE模的吸收峰峰值；织构型的晶硅电池内部光场分布复杂，可在光垂直入射情况下，使TE模和TM模均在有源层中出现较强的导模共振效应，且TM模还可在Ag背反镜中激励起等离子体共振效应，从而使织构型晶硅电池Ag背反镜的吸收谱表现为多峰值特性，且其吸收峰峰值大于平板型晶硅电池的吸收峰峰值。

通过沉积SiNx薄膜和H2退火表面处理工艺对低成本多晶硅太阳电池进行了处理, 对表面处理前后的电池效率进行了对比测试, 详细地研究了这两种表面处理工艺对电池的短路电流、开路电压、填充因子和转换效率的影响。实验发现, 沉积了SiNx薄膜的低成本多晶硅太阳电池的效率在原有基础上提高了1.8%左右; 而经过H2退火后的电池效率则出现了效率衰减。与此同时, 对成本相对高的太阳能级多晶硅电池也进行了H2退火, 与低成本多晶硅电池相比, 其效率增加明显, 与低成本太阳电池呈现了相反的现象。最后分析了两种表面处理工艺对电池性能造成影响的原因。

通过提高发射区方块电阻, 配合密栅线丝网印刷工艺, 制备了性能优良的多晶硅太阳电池。对比两种不同扩散工艺的方块电阻和ECV浓度, 分析发射区方块电阻对太阳电池电性能参数的影响。结果表明: 方阻为80Ω/□的发射区比70Ω/□的发射区的太阳电池串联电阻增加了0.03mΩ, 导致填充因子下降0.05%, 但是开路电压和短路电流密度分别提高了0.9mV和0.13mA/cm2, 最终转换效率仍然提高了0.08%。

在经过Al2O3全钝化发射极钝化局部背接触(PERC)结构电池的背面实现良好的接触电极一直是制约着PERC高效电池向产业化推广的重要因素之一。本文采用532 nm激光烧蚀背面钝化介质层方法和传统的光刻工艺来实现背面电极的局部接触, 并对两种方法进行详细的比较与分析。对激光烧蚀和激光烧结两种不同的局部接触电极制备方式进行了对比, 发现激光烧蚀是更为适宜的工艺方式。相较于激光烧结, 以激光烧蚀方式制备的电池的串联面接触电阻从10.7 Ω·cm2 降到 1.24 Ω·cm2, 效率从4.2% 提高到10.7%。