非晶硅锗薄膜与太阳能电池研究

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在1.1 m×1.3 m的大面积玻璃衬底上制备非晶硅锗(aSiGe)薄膜和太阳能电池。系统研究了锗烷流量比(RGe)、氢气流量比(RH)、沉积功率和压强对a-SiGe薄膜光学带隙以及沉积速率的影响;分析了具有不同RGe的本征层对a-SiGe单结电池的影响;通过调节沉积参数制备出具有合适本征层带隙的高质量a-SiGe单结电池,实现在800 nm波长处的量子效率达到18.9%,同时填充因子(FF)也达到0.62。

柔性衬底非晶硅/非晶硅锗叠层太阳电池

首先研究沉积温度对p型材料的影响,并应用于非晶硅锗单结太阳电池,发现在140℃下沉积的p层最适合,这与非晶硅太阳电池有较大差别。其次研究3种不同结构隧穿结对叠层太阳电池性能的影响,发现p+-nc-Si/n+-a-Si隧穿结最优。在上述基础上,获得效率为11.21%的柔性聚酰亚胺衬底非晶硅/非晶硅锗叠层太阳电池。

非晶硅/非晶硅锗叠层电池器件结构优化与制备工艺研究

非晶硅/非晶硅锗叠层电池制备中非晶硅锗子电池本征层采用"喇叭口"结构。通过优化各层掺杂浓度,实现叠层电池光学带隙从1.95~1.5 eV之间的梯次平滑过渡(其中P层窗口层带隙1.95 eV,a-Si∶H1.7eV,a-SiGe∶H1.5eV)。探讨了NP隧穿结对叠层电池开路电压(Voc)和填充因子(FF)的影响,制备出FF为0.739的a-Si∶H/a-Si Ge∶H叠层电池。调整叠层电池中子电池本征层厚度,制备出效率为9.06%的a-Si∶H/a-SiGe∶H叠层电池(未加减反射层)。

各阶段缓冲层对单结非晶硅锗电池的影响

通过等离子体增强化学气相沉积工艺制备非晶硅锗电池各层材料,系统地研究了非晶硅锗(a-Si Ge∶H)电池中各界面缓冲层和本征层Ge含量的缓变过渡对电池性能的影响。研究发现,P/I界面缓冲层的a-Si C∶B可以用a-Si C替代,来降低带隙失配;在不同的氢稀释条件下制备出光敏性在105以上的a-Si Ge∶H本征层材料;通过调整P/I界面非晶硅锗缓冲层的制备工艺,设计"V"型电池结构,以及优化I/N界面,制备出效率7.53%的非晶硅锗电池(未加减反射层)。

高质量非晶硅锗材料的研制

ａ－ＳｉＧｅ∶Ｈ材料的光电性能强烈地依赖于沉积条件，选择适当的氢稀释率、气体压强、掺锗率和辉光功率，获得了光带隙为１．４５ｅＶ，光暗电导比为１．

基于光管理和带隙梯度的高效非晶硅锗电池光电结构设计

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,对P/I/N型单结非晶硅锗电池进行研究。通过优化溅射后腐蚀ZnO∶Al衬底的横纵向尺寸,改善其光散射特性,可有效提升非晶硅锗电池的长波响应。针对恒定梯度的非晶硅锗电池填充因子差的问题,通过对非晶硅锗本征层设计合适的梯度带隙,可改善本征层空穴输运特性,使电池填充因子显著提高。在优化的光电结构设计基础上,单结非晶硅锗电池转换效率达9.07%,将其应用到a-Si∶H/a-SiGe∶H双结叠层电池中,效率达到12.03%。

非晶硅锗薄膜电池研究进展及发展方向

本文主要介绍硅基薄膜电池中非晶硅锗电池的研究,总结国内外不同机构和单位研究方向及研究结论。结合对硅锗电池的诸多研究介绍单结非晶硅锗电池以及叠层电池的研究现状。根据最新的研究问题分析预测硅锗薄膜电池的发展方向。

非晶硅锗单结电池的研究

ｐ／ｉ和ｉ／ｎ界面对ａＳｉＧｅ单结电池的性能影响较大，提高电池性能的关键是减小界面复合。选择适当的工艺条件，获得了效率为２０１％的ａＳｉＧｅ单结电池。

用于薄膜太阳能电池的非晶硅锗制备与性能研究

利用射频等离子体增强化学气相沉积工艺(RF-PECVD)制备非晶硅锗薄膜,研究氢稀释率和衬底温度对薄膜光电性能的影响。通过二者的优化制备出光学带隙1.5 eV、光敏性6×104的高质量非晶硅锗薄膜。在此基础上制备出效率为6.65%的非晶硅锗(a-SiGe∶H)单结太阳能电池。

非晶硅锗薄膜太阳能电池研究

介绍了薄膜电池的制备技术及发展进程.采用射频等离子体加强气相沉积法(PECVD),制备了非晶锗硅薄膜,提出了制备优质非晶锗硅薄膜的条件和非晶锗硅薄膜的基本性质及其制备工艺中存在的问题和解决方案.

基于非制冷微测辐射热计的非晶硅锗薄膜电学特性研究

采用等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)制备了应用于微测辐射热计的非晶硅锗薄膜(a-Si_xGe_y),并研究了不同反应气体流量比GeH_4/SiH_4对薄膜电学性能参数(电阻温度系数TCR和电导率)的影响。研究结果表明,随着流量比GeH_4/SiH_4的增大,薄膜电阻温度系数降低,电导率则呈现上升趋势。所制备的薄膜表现出了高TCR值(约3.5%/K^(-1)),适中的电导率(1.47×10^(-3)(Ω·cm)^(-1))和优良的薄膜电阻均匀性(非均匀性<5%),在微测辐射热计热敏材料领域具有良好的应用前景。

制造非晶硅锗合金膜的新技术

本文报告了我们设计的制造非晶硅锗合金膜的一种新方法——直流反应溅射法。用这种方法,我们得到了锗含量从5％到95％的分布均匀的氢化非晶硅锗合金,膜质均匀、致密,是制造太阳能电池、锗化锗晶体管的优良材料。

金属-非晶硅锗合金肖特基势垒在玻璃基底红外光电子集成电路中的应用

近年来,有许多利用非晶硅锗合金(a-Sil-xGex·H)作为长波长光探测器材料的研究报导.p-i-n结构的a-SiGe∶H二极管已成功地用于检测红外光.这表明采用非晶硅薄膜晶体管工艺,有可能在玻璃基底上制作红外光电子集成电路.在我们对非晶硅光传感器的研究中,肖特基势垒二极管的性能优于p-i-n结构,它快速响应、制造简单、可靠性高。这促使我们开展对a-Sil-xGex∶H红外肖特基势垒探测器的研究.

高效率非晶硅叠层太阳电池的研制

深入研究了a-Si/a-Si/a-SiGe三结叠层通讯卫星电池的制备技术.为了提高叠层电池的转换效率,提出改善n/i界面特性的缓冲层技术和高光敏性a-SiGe:H(F)薄膜的高氢气稀释比、低反应气压的淀积技术.通过工艺优化,研制出了AM1(100mW/cm^2)光照下转换效率为11.5%的a-Si/a-Si/a-SiGe三结叠层太阳电池.

Ar环境下氢化非晶锗硅的制备与特性研究

采用RF-PECVD法在氩环境下制备了Ge掺杂a-Si∶H。将样品通过台阶仪、傅里叶红外光谱仪、紫外可见光分光光度计以及Keithley高阻仪进行分析测试,研究了不同掺杂比例对非晶硅薄膜沉积速率、结构因子、光学带隙及光暗电导率的影响。实验表明:薄膜沉积速率随掺杂量的增大而增大;薄膜结构因子随掺杂量的增大而减小;薄膜对可见光的吸收随掺杂量的增大出现红移,光学带隙减小;掺杂比例较低时,薄膜光暗电导率变化不明显,当GeH4量达20cm3/min时,薄膜暗电导明显增大,光暗电导比减小。

非晶硅界面缓冲层对非晶硅锗电池性能的影响

针对非晶硅锗电池本征层高锗含量时界面带隙失配以及高界面缺陷密度造成电池开路电压和填充因子下降的问题,通过在PI界面插入具有合适带隙的非晶硅缓冲层,不仅有效缓和了带隙失配,降低界面复合,同时也通过降低界面缺陷密度改善内建电场分布,从而提高了电池的收集效率.进一步引入IN界面缓冲层以及对非晶硅锗本征层进行能带梯度设计,在仅采用Al背电极时,单结非晶硅锗电池转换效率达8.72%.

非晶硅锗电池性能的调控研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,研究了非晶硅锗薄膜太阳电池.针对非晶硅锗薄膜材料的本身特性,通过调控硅锗合金中硅锗的比例,实现了对硅锗薄膜太阳电池中开路电压和短路电流密度的分别控制.借助于本征层硅锗材料帯隙梯度的设计,获得了可有效用于多结叠层电池中的非晶硅锗电池.

宽光谱高效硅基薄膜太阳电池的基础研究报告

介绍高绒度MOCVD-ZnO:B透明导电薄膜用作非晶硅太阳电池前电极、非晶硅太阳电池BZO/p-a-SiC:H接触特性改善、非晶硅界面缓冲层对非晶硅锗电池性能的影响以及非晶硅锗电池性能的调控等方面的研究内容及结果。首先我们将自行研制的具有优异陷光效果的掺硼氧化锌BZO用作p-i-n型非晶硅太阳电池的前电极,并且将传统商业用U型掺氟二氧化锡FTO作为对比电极。结果表明相对FTO电池,尽管BZO电池的电流优势明显,但当本征层厚度较薄时其Voc和FF却较差。原因是相对于表面较为平滑的FTO,BZO表面呈大类金字塔的绒面结构会在本征层生长过程中触发阴影效应,形成大量的高缺陷材料区和漏电沟道,进而恶化电池的Voc和FF。在不修饰BZO表面形貌的情况下,通过调节非晶硅本征层的沉积温度来消弱BZO高绒度表面引起的这种不利影响,改善后的电池Voc和FF均有提升。在仅有Al背电极的情况下,当本征层厚度为200 nm时,BZO前电极非晶硅太阳电池效率达7.34%。其次,我们采用重掺杂的p型微晶硅来改善前电极掺硼氧化锌(ZnO:B)和窗口层p型非晶硅碳(p-aSiC)之间的非欧姆接触特性。通过优化插入层p型微晶硅的沉积参数(氢稀释比H_2/SiH_4、硼掺杂比B_2H_6/SiH_4)获得了较薄厚度下(20 nm)暗电导率高达4.2 S/cm的p型微晶硅材料。在本征层厚度约为150 nm,仅采用Al背反射电极的情况下,获得了效率6.37%的非晶硅顶电池,开路电压Voc和填充因子FF均较无插入层的电池有大幅提升。第三,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,进行了非晶硅锗薄膜太阳电池的研究。针对非晶硅锗薄膜材料的本身特性,通过调控硅锗合金中硅锗的比例,实现了对硅锗薄膜太阳电池中开路电压和短路电流密度的分别控制。借助于本征层硅锗材料帯隙梯度的设计,获得了可有效用于多结叠层电池中的非晶硅锗电池。最后,介绍了针对非晶硅锗电池本征层高锗含量时界面带隙失配以及高界面缺陷密度造成电池开路电压和填充因子下降的问题,通过在P/I界面插入具有合适带隙的非晶硅缓冲层,不仅有效缓和了带隙失配,降低界面复合,同时也通过降低界面缺陷密度,改善内建电场分布从而提高了电池的收集效率。进一步引入I/N界面缓冲层以及对非晶硅锗本征层进行能带梯度设计,在仅采用Al背电极时,单结非晶硅锗电池转换效率达8.72%。总之,通过以上优化措施,最后获得了效率为14.06%的非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层太阳电池。

大面积柔性硅基薄膜电池集成串联组件

采用卷对卷工艺制备了叠层非晶硅/非晶硅锗(a-Si/a-SiGe)电池,采用激光刻划与丝网印刷实现集成串联,形成柔性薄膜电池集成串联组件。研究了SiGe电池渐变带隙、柔性衬底nip倒结构激光刻划、反向脉冲电治疗,并用以改善柔性薄膜电池集成内联组件性能。集成组件有5个子电池内部串联而成,有效面积转换效率达5.424%(AM0,100.1cm2),开路电压达7.156V。