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。

硅基异质结太阳电池钝化层的研究

研究硅基异质结太阳电池的表面钝化层对电池性能的影响,主要工作包括:1)对比非晶硅本征层a-Si:H(i)与非晶硅氧本征层a-Si Ox:H(i)对c-Si界面的钝化效果的作用,及其对电池性能的影响;2)研究不同a-Si:H(i)厚度对电池性能的影响;3)不同沉积速率a-Si:H(i)对c-Si界面的钝化效果和电池性能的影响,并对不同沉积速率的a-Si:H(i)膜层做了H原子含量等分析。通过该征钝化层工艺的优化,最终在156 mm×156 mm厚度200μm的n型硅片上获得效率为20.90%的硅基异质结太阳电池,和在100μm厚度的硅片上得到转化效率为20.44%的可弯曲电池。

大面积非晶硅太阳电池窗口层的性能优化

系统地研究产业化甚高频等离子体增强化学气相沉积法制备p型a-SiO_x∶H薄膜的工艺,并将p型a-SiO_x∶H作为a-Si∶H单结电池的窗口层,研究其对电池初始和稳定性能的影响。研究表明CO_2与SiH_4流量比(r(CO_2/SiH_4))、射频功率对a-SiO_x∶H薄膜的光电性能影响最大,r_((CO_2/SiH_4))=1.5和功率=444 W时制备的p型a-SiO_x∶H薄膜材料性能最优。相对于a-SiC_x∶H的p型窗口层,采用优化的p型a-SiO_x∶H薄膜作为窗口层的a-Si∶H单结电池具有相同的初始发电功率,但具有更好的稳定性能,降低了光致衰减。电池的光致衰减率相对降低11.2%,功率输出的稳定性相对提升2%。