基于單室沉積微晶硅電池的硅薄膜疊層太陽電池研究.pdf

1、提高轉(zhuǎn)換效率、降低成本是目前研究硅基薄膜太陽電池的兩個(gè)關(guān)鍵問題?；谖⒕Ч桦姵氐墓璞∧くB層電池可進(jìn)一步拓寬硅薄膜電池的光譜吸收范圍，提高其轉(zhuǎn)換效率。單室沉積硅薄膜電池可大幅降低設(shè)備制造及維護(hù)成本。因此單室沉積硅基薄膜疊層太陽電池成為目前國(guó)際研究熱點(diǎn)。本論文在比較成熟的非晶硅電池以及產(chǎn)業(yè)化單室制備的非晶硅/非晶硅疊層太陽電池基礎(chǔ)上，開展基于單室沉積微晶硅電池的硅薄膜疊層太陽電池的研究工作。論文的主要內(nèi)容與研究成果如下：
　　 一、

2、研究了前氫等離子體處理對(duì)微晶硅薄膜初始生長(zhǎng)階段的影響，結(jié)合拉曼光譜和原子力顯微鏡的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)的理論分析。通過對(duì)本征層材料的縱向結(jié)構(gòu)及p/i界面的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單結(jié)微晶硅電池開路電壓和短路電流的有效控制。
　　 1、針對(duì)微晶硅薄膜初始階段生長(zhǎng)對(duì)隨后體材料的生長(zhǎng)以及對(duì)p-i-n型電池p/i界面的影響，本論文提出采用前氫等離子體處理方法增加微晶硅薄膜生長(zhǎng)初始階段的成核密度，以使材料結(jié)構(gòu)更為致密、改善縱向結(jié)構(gòu)特性、降低非晶孵化層

3、厚度。
　　 2、針對(duì)本征層材料縱向結(jié)構(gòu)特性對(duì)微晶硅太陽電池性能的影響，本論文通過調(diào)節(jié)微晶硅電池中本征層材料沉積參數(shù)(硅烷濃度和輝光功率)，實(shí)現(xiàn)對(duì)本征微晶硅薄膜縱向結(jié)構(gòu)的調(diào)控。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：電池性能主要取決于電池縱向結(jié)構(gòu)的有效控制，開路電壓和短路電流密度與p/i界面和本征層的初始生長(zhǎng)有關(guān)。該結(jié)果對(duì)基于微晶硅基疊層電池的研究奠定了很好的基礎(chǔ)。
　　 3、通過對(duì)電池本征層材料特性的優(yōu)化、p/i界面污染的控制以及合理陷光結(jié)構(gòu)的采用

4、，在具有一定絨度的ZnO襯底上獲得了光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)7.47％的單室沉積的單結(jié)微晶硅太陽電池。
　　 二、對(duì)基于單室沉積微晶硅太陽電池的非晶硅/微晶硅疊層太陽電池進(jìn)行了研究。
　　 1、電流匹配是影響疊層電池轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素。本論文在固定頂電池厚度情況下，通過調(diào)節(jié)底電池的厚度，達(dá)到疊層電池電流的匹配。
　　 2、在電流基本匹配的情況下，通過調(diào)節(jié)底電池反應(yīng)氣體的硅烷濃度.進(jìn)一步優(yōu)化疊層電池性能。
　　 3、

5、通過優(yōu)化不同的微晶硅底電池本征層預(yù)氫等離子體輝光時(shí)間，控制電池p/i界面特性，使電池的開路電壓和轉(zhuǎn)換效率得到了提高。
　　 4、采用ZnO/Al復(fù)合背反射電極，1cm2單室沉積非晶硅/微晶硅疊層太陽電池的初始轉(zhuǎn)換效率為11.04%；100cm2單室沉積非晶硅/微晶硅疊層電池組件的初始轉(zhuǎn)換效率為9.53%。
　　 三、在單室中制備非晶硅/非晶硅/微晶硅三結(jié)疊層太陽電池。
　　 1、基于規(guī)?；a(chǎn)的單室沉積的非晶硅/

6、非晶硅疊層電池，本論文提出引入單室沉積的微晶硅電池，以進(jìn)一步提高其轉(zhuǎn)換效率。通過對(duì)生產(chǎn)線上單室制備的非晶硅/非晶硅疊層電池進(jìn)行氫等離子體處理刻蝕非晶n，然后沉積微晶n，達(dá)到與底電池形成良好的隧穿結(jié)。
　　 2、通過優(yōu)化n隧穿結(jié)以及微晶硅底電池的沉積條件，采用ZnO/Al復(fù)合背反射電極，制備出初始轉(zhuǎn)換效率為9.52%單室沉積的非晶硅/非晶硅/微晶硅三結(jié)疊層太陽電池。將生產(chǎn)線上的單室沉積的非晶硅/非晶硅疊層電池效率.提高了兩個(gè)多百分