微晶硅薄膜太阳电池中孵化层研究

对甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备的微晶硅薄膜太阳电池进行了研究.喇曼测试结果显示:微晶硅薄膜太阳电池在p/i界面存在着一定的非晶孵化层.孵化层的厚度随硅烷浓度的增加或辉光功率的降低而增大.可以通过适当的硅烷浓度或适当的辉光功率来降低孵化层的厚度.

优化沉积参数对微晶硅薄膜太阳电池性能的影响

本文主要采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了不同硅烷浓度、辉光功率和反应气体流量的单结微晶硅薄膜太阳电池。电池的I-V测试结果表明:电池的开路电压随功率的降低、硅烷浓度和气体流量的增加而增加,而对应的短路电流密度在一定的硅烷浓度条件下达到最大,填充因子也在逐渐的增加。文中对具体内容进行了详细的分析。

提高微晶硅薄膜太阳电池效率的研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了系列微晶硅薄膜太阳电池,指出了气体总流量和背反射电极的类型对电池性能参数的影响.电池的I-V测试结果表明:随反应气体总流量的增加,对应电池的短路电流密度、开路电压和填充因子都有很大程度的提高,结果使得电池的光电转换效率得以提高.另外,ZnO/Ag/Al背反射电极能明显提高电池的短路电流密度,进而也提高了电池的光电转换效率.对气体总流量和背反射电极类型影响电池效率的原因进行了分析.

基于溅射后腐蚀ZnO的单结微晶硅太阳电池中的陷光研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,研究衬底表面形貌和电学特性的变化对微晶硅单结太阳电池性能的影响。通过对不同腐蚀时间溅射ZnO∶Al衬底及基于此的微晶硅单结电池进行研究发现:衬底表面横纵特征尺寸可通过腐蚀时间进行有效调控,光电性能的权衡使其存在最优化衬底腐蚀时间,从而使微晶硅单结电池达到最大光吸收和高电学性能。对衬底陷光结构和电池工艺进一步调整,获得初始效率达10.01%的单结微晶硅薄膜太阳电池,将其应用到非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层电池中,电池效率可达14.51%。

微晶硅同质结薄膜太阳电池的数值模拟分析

采用太阳电池电容模拟软件(简称SCAPS)对p-i-n结构的微晶硅同质结薄膜太阳电池进行了数值模拟。研究了本征层的厚度和缺陷态浓度及窗口层的厚度等参数对电池性能的影响。得到的主要结论如下:(1)随着本征层缺陷态浓度Nt的增加,电池的各性能参数均单调下降。(2)随着本征层厚度的增加,长波段的光谱响应逐渐改善,但该层过厚则导致中波段的光谱响应急剧下降,在Nt=1.0×1016/cm3的条件下,本征层厚度在1.5～2.0μm范围内电池效率均可达到7.0%以上。(3)p型窗口层的厚度对短波段的光谱响应及短路电流密度JSC有较大影响。

1nm/s高速率微晶硅薄膜的制备及其在太阳能电池中的应用

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,在相对较高气压和较高功率条件下,制备了不同硅烷浓度的微晶硅材料.材料沉积速率随硅烷浓度的增加而增大,通过对材料的电学特性和结构特性的分析得知:获得了沉积速率超过1nm/s高速率器件质量级微晶硅薄膜,并且也初步获得了效率达6.3%的高沉积速率微晶硅太阳电池.

超薄高速率单结微晶硅薄膜电池及其叠层电池

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,基于优化表面形貌及光电特性的溅射后腐蚀ZnO:Al衬底,将通过调控工艺参数获得的器件质量级高速微晶硅(μc-Si:H)材料(沉积速率达10.57?/s)应用到微晶硅单结电池中,获得了初始效率达7.49%的高速率超薄微晶硅单结太阳电池(本征层厚度为1.1μm).并提出插入n型微晶硅和p型微晶硅的隧穿复合结,实现了非晶硅顶电池和微晶硅底电池之间的低损电连接,由此获得了初始效率高达12.03%(Voc=1.48 eV,Jsc=11.67 m A/cm2,FF=69.59%)的非晶硅/微晶硅超薄双结叠层电池(总厚度为1.48μm),为实现低成本生产太阳电池奠定了基础.

微晶硅材料和电池特性的相关研究

主要采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了系列微晶硅材料和电池。通过对材料电学特性、结构特性和电池间性能关系的研究,获得了高效率微晶硅薄膜太阳电池所对应材料的基本特性:暗电导在10^(-8)s/cm量级上,光敏性大于1000,晶化率约50%。进行了制备电池的开路电压和表观带隙之间关系的研究。

n型窗口层材料及其在高速沉积微晶硅太阳电池中的应用研究

采用常规的射频等离子体增强化学气相沉积技术制备了可以用于微晶硅薄膜太阳电池的n型的掺杂窗口层材料.通过掺杂窗口层材料在电池中的应用发现:微晶硅薄膜太阳电池由于其电子和空穴的迁移率相差比较小而显示出磷掺杂的n型的微晶硅材料也可以像硼掺杂的p型的微晶硅材料一样,可作为微晶硅薄膜太阳电池的窗口层材料;两种窗口层制备电池的效率差别不大,而且量子效率(QE)测试结果显示两种电池的n/i和p/i界面没有明显的区别;电池的双面不同波长拉曼光谱的测试结果给出:不论是n/i/p还是p/i/n型的电池,在起始生长本征层阶段均存在一定的非晶孵化层.最后,通过优化界面孵化层,单结n方向太阳光入射的n/i/p型的微晶硅太阳电池的效率达到了7.7%.