微晶硅锗薄膜作为近红外光吸收层在硅基薄膜太阳电池中的应用

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,制备了具有一定晶化率不同Ge含量的氢化微晶硅锗(μcSi1-xGex:H)薄膜.通过Ⅹ射线荧光谱、拉曼光谱、X射线衍射谱、傅里叶红外谱、吸收系数谱和电导率的测试,表征了μc-Si_(1-x)Ge_x:H的材料微结构随Ge含量的演变.研究表明:提高Ge含量可以增强μc-Si_(1-x)Ge_x:H薄膜的吸收系数.将其应用到硅基薄膜太阳电池的本征层中可以有效提高电池的短路电流密度(J_(sc)).特别是在电池厚度较薄或陷光不充分的情况下,长波响应的提高会更为显著.应用ZnO衬底后,在Ge含量分别为9%和27%时,μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池的转换效率均超过了7%.最后,将μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池应用在双结叠层太阳电池的底电池中,发现μc-Si_(0.73)Ge_(0.27):H底电池在厚度为800 nm时即可得到比1700 nm厚微晶硅(μc-Si:H)底电池更高的长波响应.以上结果体现μc-Si_(1-x)Ge_x:H太阳电池作为高效近红外光吸收层,在硅基薄膜太阳电池中应用的前景.

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。

模拟非硅衬底上转换效率10%的多晶硅薄膜太阳电池

在重掺杂非活性单晶硅片上生长一定厚度的SiO2 ,开窗口后作为衬底 ,利用快速热化学气相沉积(RTCVD)及区熔再结晶 (ZMR)方法制备多晶硅薄膜太阳电池。由于采用了区熔再结晶 (ZMR)的方法 ,获得了取向一致的多晶硅薄膜 ,为薄膜电池的制备打下了良好的基础 ,转换效率达到 10 2 1%。

柔性衬底微晶硅太阳电池量子效率的研究

通过对微晶硅太阳电池量子效率的测量,结合微区拉曼光谱和电学特性测试,讨论了本征层的硅烷浓度和等离子体辉光功率对太阳电池量子效率的影响。发现本征层硅烷浓度增加时,电池的长波响应变差,材料结构由微晶相演变成非晶相;等离子体辉光功率的增加造成了电池短波响应的变化。同时发现测量微晶硅太阳电池时使用掩膜板所得短路电流密度与量子效率积分获得的短路电流密度相差不大。将优化后的沉积参数应用于不锈钢柔性衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,获得了9.28%(AM0,1353 W/m2)和11.26%(AM1.5,1000 W/m2)的光电转换效率。

863计划：“效率10％以上50MW非晶／微晶硅叠层薄膜太阳电池成套制造工艺技术研发”通过验收

“十二五”国家863计划主题项目“效率10％以上50MW非晶／微晶硅叠层薄膜太阳电池成套制造工艺技术研发”由浙江正泰太阳能科技有限公司、中国科学院微电子所两家单位共同完成。科技部高新司组织项目验收，专家组一致认为，该项目完成了立项通知规定的研究内容及主要考核指标，同意通过验收。

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。

数值模拟p/i界面对微晶硅薄膜太阳电池性能的影响

采用美国宾州大学开发的AMPS(Analysis of Microelectronic and Photonic Structures)软件模拟了p/i界面缺陷态密度(Npt/i)和非晶孵化层厚度(d)对pin型氢化微晶硅(μc-Si∶H)薄膜太阳电池性能的影响。结果表明:随着Ntp/i的增大,电池的开路电压Voc和填充因子FF单调减小,短路电流Jsc基本不变;随着d的增大,Jsc和FF单调减小,Voc反而增大;Ntp/i和d值的增大均会导致电池光电转换效率η下降。通过对电池内部的电场及能带的分析,对上述模拟结果进行了解释。

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.

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%。

P型微晶硅在柔性太阳电池中的应用研究

以B(CH_3)_3为掺杂剂,采用正交实验法,以硅烷浓度、B(CH_3)_3掺杂比、反应压强及气体总流量等主要沉积参数为实验组变量,对P型微晶硅薄膜进行初步优化。在玻璃衬底上沉积厚度为80 nm左右的P型微晶硅(μc-Si:H)薄膜,通过测试材料暗态电导率、XRD、Raman等,研究了上述沉积参数对材料电学和微结构性能的影响,并在此基础上做进一步的参数优化,得到更高电导的微晶硅薄膜;将其应用于PEN衬底的非晶硅薄膜太阳电池中,得到6%的初始效率。

P型微晶硅碳的性能研究及其在柔性衬底太阳电池中的应用

采用RF-PECVD技术,将甲烷(CH4)作为碳的掺杂源沉积P型微晶硅碳薄膜材料,主要讨论P型微晶硅碳材料的结构和性能随CH4掺杂量的变化。采用X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱仪和傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)对薄膜的结构进行表征。随CH4掺杂量的增加,材料的暗态电导率σd减小,薄膜的晶化程度降低。通过调整CH4的掺杂量得到暗态电导率σd为0.15S/cm和光学带隙Eg大于2.0eV的P型微晶硅碳材料。将其应用到PEN柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池上,得到电池效率为5.87%。

日本刷新硅薄膜太阳电池转换效率

一个由日本多家研究机构的人员组成的研究小组近日宣称，他们开发出的一种三结薄膜硅太阳电池获得了13．6％的稳定转换效率，成功打破了此前报道的13．44％的世界纪录。研究人员称，如果进行一些合理化改进，其效率可达14％以上。相关论文发表在《应用物理快报》杂志上。该研究小组由日本最大的几个研究中心抽调的人员组成，其中包括先进工业科学和技术研究所、光伏发电技术研究协会、夏普、松下和三菱。

硅基薄膜太阳电池(九)

三单结硅基薄膜太阳电池的结构和工作原理 1硅基薄膜太阳电池结构 在常规的单晶和多晶太阳电池中，通常用p-n结结构。但对于硅基薄膜电池，所用的材料通常是非晶和微晶材料，由于非晶硅内存在大量尾态和悬挂键等缺陷态，载流子的迁移率很低，扩散系数也很低。

薄膜太阳电池效率可与硅基相匹比

美国能源部国家可再生能源实验室的研究人员近日宣布，开发的薄膜太阳能电池效率已可与常用的硅基太阳能电池相匹比。开发的铜铟镓二硒化物（CIGS）薄膜太阳能电池的效率达到19．9％，接近多晶硅基太阳电池20．3％的转换效率。

日本开发出可提高结晶硅太阳电池发电效率的波长变换铕错体

日本的产业技术综合研究所界面纳米结构学研究中心开发出了面向结晶硅太阳电池的、使用金属错体的一种铕（Eu）错体的光波长变换材料。并实现了融有铕错体的密封材料薄膜的实用化，目前已开始耐久性实证试验。

大面积纳米硅基薄膜太阳电池及制造设备的开发

该文工作主要集中在用于制备非晶硅和纳米硅薄膜太阳电池的多腔室、大面积等离子体沉积系统的研发。在制备工艺方面,系统研究沉积压力、电极间距、射频电源功率等参数对薄膜沉积速率、膜厚的非均匀性、晶化率的影响;在硬件设计方面,对不同弦高气盒,密封结构气盒和非密封结构气盒进行系统比较,研究对薄膜的非均匀性、沉积速率的影响。通过工艺参数及硬件优化,最终得到沉积速率接近5?/s、晶化率约为60%、晶化率及膜厚的非均匀性均小于10%的纳米硅薄膜。以此膜层制备技术为基础,在1.1 m×1.4 m面积的透明导电玻璃基板上制备出初始功率为154.97 W(全面积转换效率10.1%)的非晶硅/纳米硅双结叠层太阳电池。

衬底温度对ITO薄膜及黑硅SIS型太阳电池性能影响

结合反应离子刻蚀法和掩膜法在n型硅片表面制备出圆锥状结构黑硅,利用湿法氧化法在硅片表面氧化出一层超薄SiOx,采用磁控溅射法在其表面沉积一层掺锡氧化铟(IndiumTinOxide,ITO)薄膜,在黑硅衬底上制备出ITO/SiOx/n-Si太阳电池。通过硅片表面纳米结构,增加光吸收,进而提高电池转化效率。研究结果表明,在不同衬底温度下沉积ITO时,薄膜都呈现出了良好的光学和电学性能.250℃时,ITO薄膜性能最优,在400~1 000nm波长范围内,平均透过率达到93.1%,并展现出优异的电学性能.通过优化H_2O_2预处理时间,减小了SiOx层中氧空位缺陷,SIS电池短路电流得到明显提高,从未处理前的26.84mA/cm2提升到经H_2O_2处理15min后的34.31mA/cm2.此时,电池性能最优,转化效率达到3.61%.

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.

世界最先用液体硅涂覆工艺的高性能太阳电池

日本高等科技研究所（JAIST）材料科学研究学科的下田达也教授,近日宣布开发出世界首次采用液体硅涂覆工艺,具有性能良好的半导体特性的非晶硅薄膜太阳电池。通过仅涂覆非光伏材料p-i-n型中间i层的工艺,制作出的电池单体的转换效率为1.79%。希望当非晶态硅太阳电池的光电转化效率提高后,能利用卷到卷式的生产方式进行大规模硅太阳电池的生产。