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、提高轉換效率、降低成本是目前研究硅基薄膜太陽電池的兩個關鍵問題。基于微晶硅電池的硅薄膜疊層電池可進一步拓寬硅薄膜電池的光譜吸收范圍，提高其轉換效率。單室沉積硅薄膜電池可大幅降低設備制造及維護成本。因此單室沉積硅基薄膜疊層太陽電池成為目前國際研究熱點。本論文在比較成熟的非晶硅電池以及產業(yè)化單室制備的非晶硅/非晶硅疊層太陽電池基礎上，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。論文的主要內容與研究成果如下：
　　 一、

2、研究了前氫等離子體處理對微晶硅薄膜初始生長階段的影響，結合拉曼光譜和原子力顯微鏡的測試結果進行了相關的理論分析。通過對本征層材料的縱向結構及p/i界面的調控，實現了對單結微晶硅電池開路電壓和短路電流的有效控制。
　　 1、針對微晶硅薄膜初始階段生長對隨后體材料的生長以及對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初始階段的成核密度，以使材料結構更為致密、改善縱向結構特性、降低非晶孵化層

3、厚度。
　　 2、針對本征層材料縱向結構特性對微晶硅太陽電池性能的影響，本論文通過調節(jié)微晶硅電池中本征層材料沉積參數(硅烷濃度和輝光功率)，實現對本征微晶硅薄膜縱向結構的調控。結果發(fā)現：電池性能主要取決于電池縱向結構的有效控制，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有關。該結果對基于微晶硅基疊層電池的研究奠定了很好的基礎。
　　 3、通過對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構的采用

4、，在具有一定絨度的ZnO襯底上獲得了光電轉換效率達7.47％的單室沉積的單結微晶硅太陽電池。
　　 二、對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行了研究。
　　 1、電流匹配是影響疊層電池轉換效率的關鍵因素。本論文在固定頂電池厚度情況下，通過調節(jié)底電池的厚度，達到疊層電池電流的匹配。
　　 2、在電流基本匹配的情況下，通過調節(jié)底電池反應氣體的硅烷濃度.進一步優(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氫等離子體輝光時間，控制電池p/i界面特性，使電池的開路電壓和轉換效率得到了提高。
　　 4、采用ZnO/Al復合背反射電極，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換效率為9.53%。
　　 三、在單室中制備非晶硅/非晶硅/微晶硅三結疊層太陽電池。
　　 1、基于規(guī)?；a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，以進一步提高其轉換效率。通過對生產線上單室制備的非晶硅/非晶硅疊層電池進行氫等離子體處理刻蝕非晶n，然后沉積微晶n，達到與底電池形成良好的隧穿結。
　　 2、通過優(yōu)化n隧穿結以及微晶硅底電池的沉積條件，采用ZnO/Al復合背反射電極，制備出初始轉換效率為9.52%單室沉積的非晶硅/非晶硅/微晶硅三結疊層太陽電池。將生產線上的單室沉積的非晶硅/非晶硅疊層電池效率.提高了兩個多百分