非晶硅鍺薄膜太陽能電池研究.pdf

1、由于非晶硅鍺材料的光學(xué)帶隙連續(xù)可調(diào),在疊層電池中其被廣泛用作中電池和底電池吸收層材料。
　　本文采用射頻-等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝(RF-PECVD)制備非晶硅鍺薄膜,系統(tǒng)研究了不同工藝參數(shù)對(duì)薄膜沉積速率、光學(xué)帶隙以及電學(xué)性能的影響。在研究范圍內(nèi)隨沉積壓強(qiáng)和輝光功率增大,薄膜性能先改善后劣化。輝光功率必須和沉積壓強(qiáng)結(jié)合以控制等離子體性質(zhì)從而控制離子轟擊和等離子體反應(yīng)。在一定的沉積壓強(qiáng)和輝光功率下,反應(yīng)氣體中鍺烷濃度增加時(shí),薄膜

2、沉積速率不斷增大,光學(xué)帶隙不斷降低,材料電學(xué)性能不斷衰退,在光學(xué)帶隙滿足目標(biāo)時(shí),鍺烷濃度不能過大。襯底溫度升高促進(jìn)活性基團(tuán)在生長(zhǎng)表面的擴(kuò)散,薄膜沉積速率和光學(xué)帶隙隨著襯底溫度升高不斷降低,薄膜結(jié)構(gòu)的弛豫導(dǎo)致電學(xué)性能不斷提高,但是溫度過高會(huì)導(dǎo)致缺陷態(tài)密度不降反升,電學(xué)性能衰退。氫稀釋的作用與襯底溫度類似,氫稀釋提高減少懸掛鍵密度從而提升材料質(zhì)量,但是氫稀釋過大會(huì)導(dǎo)致氫的刻蝕作用加強(qiáng)。通過優(yōu)化工藝參數(shù),制備出光學(xué)帶隙為1.5eV,光敏性為6

3、×104的非晶硅鍺薄膜。
　　在高質(zhì)量非晶硅鍺材料的基礎(chǔ)上制備了單結(jié)非晶硅鍺電池,研究了不同窗口層、界面層、本征吸收層厚度以及背反接觸層TCO對(duì)電池性能的影響。采用p-a-SiC:H窗口層可以提高電池開路電壓和短路電流。P/i界面的碳緩沖層和漸變鍺緩沖層可以大大提高電池性能,而i/n界面的逆漸變鍺緩沖層對(duì)電池性能的改善作用不大。本征層厚度必須在光吸收和載流子收集之間取得折中,必須具有一定厚度但是不能超過載流子的收集長(zhǎng)度。背反電極接