a-Si/μc-Si叠层电池中间层材料SiO_x:H制备研究

为提高a-Si/μc-Si叠层太阳电池的效率,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,制备了系列n型掺磷硅氧(SiOx:H)薄膜作为中间层,研究了CO2/Si H4气体流量比、沉积功率和PH3掺杂浓度等工艺参数对材料光电特性的影响,获得了折射率、电导率和禁带宽度能够在较大范围内调控的SiOx:H薄膜。     

流量对高速沉积的微晶硅电池性能的影响

采用超高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术研究微晶硅(μc-Si)薄膜的高速沉积过程发现:分别采用100和500 sccm流量制备本征μc-Si材料,将其应用在μc-Si电池i层,电池的电流-电压(I-V)特性有明显的差异.通过微区Raman、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)测试发现:尽管μc-Si薄膜的晶化率相似,但是小流量情况下制备的薄膜具有较厚的非晶孵化层,晶粒尺寸不一;大流量下制备的材料沿生长方向的纵向均匀性相对较好,晶粒尺寸较小、分布均匀,而且具有〈220〉晶相峰强度高于〈111〉和〈311〉晶相峰强度的特点.因此得出:在高压高速沉积μc-Si薄膜过程中,反应气体流量对μc-Si的纵向结构有很大影响,选择适合的反应气流量能够调节适宜的气体滞留时间,从而减小薄膜的纵向不均匀性.     

单室沉积本征微晶硅薄膜及其在电池中的应用

为获得单室沉积高效微晶硅(μc-Si)太阳电池,首先采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了不同沉积条件下的本征μc-Si薄膜.通过对材料的结构和电学输运特性的研究,借鉴分室沉积的器件质量级μc-Si材料的经验,选取合适的本征层和P种子层处理B污染的技术,在单室中制备出光电转换效率为6.23%(1 cm2)的单结μc-Si电池.     

薄膜硅太阳能电池DEZn输送系统

正目前商业化生产的薄膜硅太阳能电池主要分为非晶硅(a-Si)薄膜和非晶/微晶硅(a-Si/μc-Si)叠层薄膜。其生产工艺首先是在玻璃基板上制造透明导电氧化物(TCO),然后再通过PECVD方法沉积p型、i型和n型薄膜,最后用溅射做背电极。目前工业化的TCO制备方法有溅射法     

NIP型非晶硅薄膜太阳能电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术制备非晶硅(a-Si)NIP太阳能电池,其中电池的窗口层采用P型晶化硅薄膜,电池结构为Al/glass/SnO2/N(a-Si:H)/I(a-Si:H)/P(cryst-Si:H)/ITO/Al.为了使P型晶化硅薄膜能够在a-Si表面成功生长,电池制备过程中采用了H等离子体处理a-Si表面的方法.通过调节电池P层和N层厚度和H等离子体处理a-Si表面的时间,优化了太阳能电池的制备工艺.结果表明,使用H等离子体处理a-Si表面5 min,可以在a-Si表面获得高电导率的P型晶化硅薄膜,并且这种结构可以应用到电池上;当P型晶化硅层沉积时间12.5 min,N层沉积12 min,此种结构电池特性最好,效率达6.40%.通过调整P型晶化硅薄膜的结构特征,将能进一步改善电池的性能.     

非晶硅和微晶硅的生长机理与结构模型研究

我们利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对a-Si,a-Si∶H,a-Si∶Cl和μc-Si薄膜进行了观测。文中讨论了a-Si(或a-Si∶H,a-Si∶Cl)和μc-Si薄膜的生长机理;提出了可能的结构模型,即a-Si(或a-Si∶H,a-Si∶Cl)薄膜具有卵石状结构或柱状结构,μc-Si薄膜具有锥状结构。     

低温高速率沉积非晶硅薄膜及太阳电池

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,保持沉积温度在125℃制备非晶硅薄膜材料及太阳电池。在85 Pa的低压下以及400～667 Pa的高压下,改变Si H4浓度和辉光功率等沉积参数,对本征a-Si材料的性能进行优化。结果表明,在高压下,合适的Si H4浓度和压力功率比可以使a-Si材料的光电特性得到优化,并且薄膜的沉积速率得到一定程度的提高。采用低压低速和高压高速的沉积条件,在125℃的低温条件下制备出效率为6.7%的单结a-Si电池,高压下本征层a-Si材料的沉积速率由0.06～0.08 nm/s提高到0.17～0.19 nm/s。     

微晶硅太阳电池

采用VHF-PECVD技术制备了系列微晶硅太阳电池.综合测试结果表明:硅烷浓度、热阱温度和前电极都对微晶硅太阳电池的性能有影响.在湿法腐蚀的ZnO衬底上制备的电池的效率比在ZnO/SnO2复合膜上制备的电池的效率高1.5%.在优化了沉积条件后,制备出效率达6.7%的微晶硅太阳电池(Jsc=18.8mA/cm2,Voc=0.526V,FF=0.68),电池的结构是glass/ZnO/p(μc-Si:H)/i(μc-Si:H)/(a-Si:H)/Al,没有ZnO背反射电极.     

微晶硅太阳电池

采用VHF-PECVD技术制备了系列微晶硅太阳电池．综合测试结果表明：硅烷浓度、热阱温度和前电极都对微晶硅太阳电池的性能有影响．在湿法腐蚀的ZnO衬底上制备的电池的效率比在ZnO/SnO2复合膜上制备的电池的效率高1.5%．在优化了沉积条件后,制备出效率达6.7%的微晶硅太阳电池（Jsc=18.8mA/cm2,Voc=0.526V,FF=0.68）,电池的结构是glass/ZnO/p(μc-Si∶H)/i(μc-Si∶H)/(a-Si∶H)/Al,没有ZnO背反射电极．     

a-SiC/c-Si异质结太阳能电池设计分析

通过应用Scharfetter-Gummel解法数值求解Poisson方程,对热平衡态a-SiC/c-Si异质结太阳能电池进行计算机数值模拟,详细分析不同制备条件下a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的能带结构和电池中电场强度分布,指出采用更薄p+(a-SiC∶H)薄膜和在pn异质结嵌入i(a-Si∶H)缓冲薄层设计能有效增强光生载流子的传输与收集,从而提高a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的性能,而高强度光照射下模拟计算表明,a-SiC/c-Si异质结太阳能电池具有较高光稳定性.     

a-SiC/c-Si异质结太阳能电池设计分析

通过应用Scharfetter-Gummel解法数值求解Poisson方程,对热平衡态a-SiC/c-Si异质结太阳能电池进行计算机数值模拟,详细分析不同制备条件下a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的能带结构和电池中电场强度分布,指出采用更薄p+(a-SiC∶H)薄膜和在pn异质结嵌入i(a-Si∶H)缓冲薄层设计能有效增强光生载流子的传输与收集,从而提高a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的性能,而高强度光照射下模拟计算表明,a-SiC/c-Si异质结太阳能电池具有较高光稳定性.     

温度对高速微晶硅薄膜沉积速率及其特性的影响

采用超高频(VHF)结合高压(HP)的技术路线,在较高SiH4浓度(SC)下实现了微晶硅(μc-Si:H)薄膜的高速沉积,考察了衬底温度在化学气相沉积(CVD)过程中对薄膜的生长速率以及光电特性的影响.结果表明:薄膜微结构特性随衬底温度变化是导致薄膜电学特性随衬底温度变化的根本原因;HP与低压条件下沉积的μc-Si:H薄膜的特性随温度变化的规律不同,在试验温度范围内,HP高速沉积的μc-Si:H薄膜生长速率不同于低压时随温度升高而下降的趋势,而是先增大后趋于平稳,晶化率随温度升高也不是单调增加,而是先增加后减小.     

a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的空间电荷效应和稳定性分析

基于pin结构的a-Si∶H太阳能电池中的空间电荷效应,讨论了a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的稳定性.结果表明,在光照射下,光生空穴俘获造成了a-Si∶H中正空间电荷密度的增加,从而改变了电池内部的电场分布,提高了a-Si∶H薄膜中的电场强度.空间电荷效应不会给a-Si/poly-Si叠层结构中的a-Si∶H薄膜带来准中性区(低场"死层"),也没有发生a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的光诱导性能衰退,因而a-Si/poly-Si叠层结构太阳能电池具有较高的稳定性.     

VHF-PECVD法制备微晶SiGe薄膜及太阳电池

以Si2H6和GeF4为源气体,用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术在不同衬底温度和功率条件下制备了SiGe薄膜材料.用喇曼光谱和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构进行了研究.结果表明:薄膜结构随温度的升高、功率的增大逐渐由非晶SiGe(a-SiGe)转变为微晶SiGe(μc-SiGe)材料.将这种材料应用于μc-SiGe薄膜太阳能电池中,电池结构为玻璃/SnO2/p-μc-Si/i-μc-SiGe/n-μc-Si/Al,首次获得效率η＝4.2%的μc-SiGe薄膜太阳能电池,开路电压Voc＝0.335 V,短路电流密度Jsc＝20.16 mA/cm2,填充因子FF＝41.938%.     

等离子体过程不稳定性和氢处理对HIT电池界面特性影响的研究

采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备薄膜硅/晶体硅异质结,通过测量沉积了本征非晶硅（a-Si:H(i)）后晶体硅（c-Si）的少子寿命以及结构为Ag/a-Si:H(p)/a-Si:H(i)/c-Si(n) /Ag 异质结的暗I-V特性,研究了等离子体初期瞬态过程和氢预处理对异质结界面性质的影响。结果表明：使用挡板且当挡板时间（tS）大于100秒时,可以有效地减少等离子体初期瞬态过程对界面性质的负面影响;与热丝化学气相沉积中氢原子处理有利于界面钝化不同,PECVD中的氢等离子体处理,由于氢原子的轰击特性,对钝化可能存在一定的不利影响;最优氢预处理时间为60秒。     

异质结硅太阳能电池a—Si：H薄膜的研究

通过应用Scharfetter-Gummel数值求解Poisson方程，对热平衡态P^ （a-Si:H)/n(c-Si)异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析。结果指出，采用更薄P^ (a-Si：H）薄膜设计能有效增强光生载流子的传输与收集，从而提高a-Si/c-Si异质结太阳能电池的性能。同时，还讨论了P^ (a-Si:h)薄膜中P型掺杂浓度对光生载流了传输与收集的影响。高强茺光照射下模拟，计算表明，a-Si/c-Si异质结结构太阳能电池具有较高光稳定性。     

引入微晶硅底电池的PIN型三结Si基薄膜太阳电池的制备

为充分利用太阳光谱能量,在玻璃衬底的PIN型a-Si/a-SiGe电池中直接引入了微晶硅(μc-Si:H)底电池.从透明导电氧化物(TCO)衬底的光透过率估算了PIN型a-Si:H/a-SiGe:H/μc-Si:H三结电池实现高转化效率的可行性.通过调整μc-Si:H底电池厚度考察三结电池的性能变化,结果发现,受中间电...     

嵌入a-Si:H薄层的μc-Si/c-Si pn异质结太阳能电池热平衡态特性的数值模拟分析

应用计算机数值模拟方法计算p+(μc-Si:H)/n(c-Si)及p+(μc-Si:H)/i(a-Si:H)/n(c-Si)异质结太阳能电池中的电场强度分布,说明μc-Si/c-Si异质结电池制造中μc-Si:H膜厚选择,进而对嵌入a-Si:H薄层的μc-Si/c-Si异质结太阳能电池设计进行分析,包括a-Si:H薄层p型掺杂效应及本底单晶硅的电阻率选择,最后讨论μc-Si/c-Si异质结太阳能电池稳定性.     

Si基薄膜叠层太阳电池中顶底电池电流匹配的实现

以中间层对非晶硅/微晶硅(a-Si/μc-Si)叠层太阳电池电学特性的影响为研究对象,运用太阳能电池模拟软件,计算了中间层折射率和厚度的变化对顶/底电池电流的影响.针对当前Si基薄膜叠层太阳电池中存在的顶、底电池电流不匹配的问题,提供了解决方案.结果表明,应选用折射率小于3.1的材料作中间层;顶、底电池电流完全匹配的中...     

高压高功率VHF-PECVD的微晶硅薄膜高速沉积

采用高压高功率(hphP)甚高频等离子体强强化学气相沉积(VHF-PECVD)法对微晶硅(μc-Si:H)进行高速沉积,在最优沉积条件参数下对hphP和低压低功率(lplP)两组样品沉积速率、光电导、暗电导及光敏性等性能参数进行测试,得到了1.58 nm/s的较高沉积速率、光电性能优秀和更适合薄膜太阳能电池的μc-Si...