Investigation of boron-oxygen complex in p-type compensated Czoc...

硼氧复合体在p型补偿直拉硅中引起的光致衰退效应研究，是目前太阳能电池领域中关于硅材料性质研究的重要课题。光致衰退效应（Light-induced degradation, LID）是指在光照条件下，少数载流子寿命显著下降的现象，这一现象在硼掺杂的直拉硅中尤为明显。具体来说，就是由于硼和氧复合体（B-O复合体）的形成导致的。本文由吴以超、余学功、杨德仁撰写，发表于中国科技论文在线，并获得了首发论文的地位。 研究内容主要涉及了在p型补偿直拉硅单晶中，硼氧复合体的性质以及它对太阳能电池效率的影响。文章利用双指数函数拟合的方法分析了B-O缺陷的形成过程，并发现在掺杂补偿直拉硅中，硼氧缺陷形成的慢过程的激活能为0.43eV，与非掺杂直拉硅中的激活能相近。这表明在p型传统硅和掺杂补偿硅中，硼氧缺陷具有相同的结构。然而，在补偿样品中硼氧缺陷的生成前指数因子比传统硅高了一个数量级。这可以通过掺杂补偿区域附近存在的磷原子来解释，因此会影响其对氧二聚体的捕获。 研究结果对于理解掺杂补偿直拉硅中硼氧复合体的行为至关重要。根据Schmidt等人提出的理论，B-O缺陷很可能是通过快速扩散的氧分子与不动的替位硼原子结合形成的BO2i复合体，通过捕获空穴和电子来实现。通过在黑暗中进行200度的热处理，可以恢复由B-O缺陷导致的寿命衰减，而随后的光照过程将再次以相同程度引起寿命的衰减，这表明B-O缺陷可能存在不同的结构配置。 此外，LID效应的寿命衰减特征表现为双指数函数，即包含一个快速的初始过程和一个缓慢的渐近过程。在硼掺杂的直拉硅中，缺陷密度几乎与硼浓度成正比，与氧浓度的平方成正比。这也是为什么硼氧复合体在太阳能电池行业研究中备受关注的原因之一，因为它能导致太阳能电池转换效率约2%的损失。 研究中提到的关键词硅、补偿、太阳能电池、光致衰退和硼氧复合体，都是当前材料科学和太阳能电池研究中的热点词汇。太阳能电池作为太阳能转换为电能的重要工具，其材料的稳定性、效率以及成本控制都是研究中的关键问题。硅材料作为主流的太阳能电池材料，其内部缺陷的研究直接关联到太阳能电池的质量和效能。 总结来说，本文通过对p型补偿直拉硅中硼氧复合体的研究，揭示了光致衰退现象的机理，并对太阳能电池转换效率的损失提出了可能的解释，这对于改善太阳能电池的性能和寿命有着重要的意义。通过深入理解硼氧复合体的行为，未来可以在材料制造或处理工艺中采取有效措施来减少这一效应的影响，从而提升太阳能电池的稳定性和光电转换效率。