P型非晶硅薄膜及非晶硅薄膜電池產(chǎn)業(yè)化研究.pdf

1、太陽能作為取之不盡的清潔無污染能源，對當前能源危機和環(huán)境污染問題正是雪中送炭，開發(fā)利用太陽能電池成為當務之急。目前太陽電池發(fā)展需要考慮的兩個主要因素是降低成本和提高轉(zhuǎn)換效率。降低光伏系統(tǒng)的成本是目前任務的重中之重，而要降低組件成本最核心的技術(shù)就是降低材料成本。因此，今后研究的重點將集中于如何降低成本，在保證轉(zhuǎn)換效率的情況下降低設備及生產(chǎn)成本就顯得尤為重要。以玻璃為基板的非晶硅薄膜太陽能電池憑借成本低、應用范圍廣、便于大規(guī)模集成生產(chǎn)等優(yōu)勢

2、，將具有廣闊的市場前景。
　　 本論文詳細研究了射頻功率、摻雜氣體的摻雜比和襯底溫度對p型氫化硅薄膜的沉積速率、光學性能、微觀結(jié)構(gòu)、電導率的影響;研究改進VHF-PECVD制備大面積硅薄膜均勻性的問題;比較RF-PECVD和VHF-PECVD下制備的p型氫化非晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)和光電性能的差異。在此基礎(chǔ)上采用直流磁控濺射技術(shù)在玻璃基片上制備AZO薄膜，使用RF-PECVD技術(shù)在AZO薄膜上沉積p、i、n三層非晶硅薄膜，使用磁控濺射技

3、術(shù)在非晶硅薄膜上沉積Al膜，使用激光技術(shù)完成非晶硅電池的集成。利用紫外-可見光分光光度計、臺階儀、高倍光學顯微鏡、拉曼光譜、XRD、掃描電鏡、Ⅳ曲線測試儀對沉積得到的薄膜進行表征測試，研究了襯底溫度和本征層厚度對非晶硅薄膜電池性能的影響。
　　 本論文主要研究內(nèi)容和結(jié)論可總結(jié)如下:
　　 1、實驗制備的p型硅薄膜為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。隨著硼烷摻雜濃度的增加，薄膜透射譜的截止邊紅移，薄膜的沉積速率加快， p型薄膜的電導率呈現(xiàn)出先增

4、大后減小最終趨于飽和的規(guī)律。在硼烷摻雜濃度達到1.78％時，薄膜的電導率達到最大，為7.60×10-3 S/cm。
　　 2、p型氫化非晶硅薄膜可見光平均透射率與射頻輝光功率密切相關(guān)。硅薄膜樣品的透過率與射頻功率密切相關(guān);非晶硅薄膜樣品的沉積速率隨功率的增大而增大，存在一個優(yōu)化值，本實驗的功率到達150W后，沉積速率趨于穩(wěn)定;非晶硅薄膜樣品的電導率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在射頻功率為150W時，電導率達到最大值4.46×10-3

5、S/cm。
　　 3、氫化非晶硅薄膜的透過率隨著襯底溫度的不斷增加而發(fā)生變化，在襯底溫度過低時，SiH2的聚合反應極大的影響了氫化非晶硅薄膜的透過率。襯底溫度的改變對氫化非晶硅薄膜的沉積速率影響不大。氫化非晶硅薄膜的電導率隨著襯底溫度的上升，先增大后減小，在250℃時薄膜的電導率達到最大值。
　　 4、使用中央饋入法并對饋入線和電極的連接方式進行改進，可以有效的改善VDH-PECVD因饋入點附近對數(shù)奇點效應和電勢駐波效應

6、引起的薄膜非均勻性。
　　 5.通過Raman分析表征證實甚高頻(40.68MHz)下制備的硅薄膜有部分微晶成分的產(chǎn)生。甚高頻下制備的p型非晶硅薄膜的沉積速率和電導率要遠高于射頻下制備的薄膜，透過率要低于射頻下制備的薄膜。
　　 7、制備的非晶硅薄膜電池組件尺寸為700mm×550mm。襯底溫度在室溫到250℃的范圍內(nèi)提升時，電池光電轉(zhuǎn)換效率從0.96％升高到5.67％，開路電壓V∞從12.84V升高到27.734V，短

7、路電流密度Js。從8.86mA/cm2升高到12.79mA/cm2，填充因子FF從33.51％升高到55.81％，當襯底溫度進一步升高到300℃時，電池的轉(zhuǎn)換效率η、開路電壓Voc、電路電流密度Joc和填充因子FF均有不同程度降低。
　　 8、本征層薄膜厚度從200nm到700nm的范圍內(nèi)增大時，電池的開路電壓Voc和填充因子FF受本征層厚度影響不大。電池的短路電流密度Jsc先增大后減小，在本征層厚度為500nm時，達到最大值。