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文檔簡介
1、為了提高n-i-p型硅基薄膜太陽電池的效率,除了對太陽電池材料和器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計之外,背電極的作用對于提高光在太陽電池中的有效路徑也非常重要。
本文著重研究一種適用于n-i-p型硅基薄膜太陽電池的高絨度、高反射的復合背電極。高性能的背電極要求有良好的陷光作用,對于常規(guī)的Metal/ZnO結(jié)構(gòu)背電極,或者采用絨面金屬層來實現(xiàn)對光的散射,或者采用絨面ZnO來實現(xiàn)對光的散射。絨面金屬表面的納米結(jié)構(gòu)往往導致一定的等離子激元吸收,降低
2、金屬的反射效果;而要想獲得絨面ZnO往往需要較大的薄膜厚度,超過ZnO的最佳光學厚度(120nm)。因此,無論是用金屬層還是ZnO層實現(xiàn)陷光,都對進一步提高背電極的整體性能帶來一定的限制。
針對上述問題,本文提出基于ZnO/Ag/ZnO結(jié)構(gòu)的三層復合結(jié)構(gòu)背電極的研究,其中ZnO采用濺射后腐蝕過程獲得大尺寸絨面結(jié)構(gòu),而Ag和ZnO均采用常規(guī)濺射以獲得高反射,這樣三層結(jié)構(gòu)中各層薄膜“各司其職”,有望實現(xiàn)高絨度、高反射的背電極。具體
3、研究內(nèi)容如下:
(1)研究了RF射頻濺射工藝對ZnO薄膜電學性能的影響。ZnO薄膜使用ZnO∶Al2O3(2wt.%)陶瓷靶,采用射頻電源制備,在濺射氣壓為4mTorr、襯底溫度為300℃和濺射功率為300W時得到厚度為120nm左右的ZnO薄膜,樣品方塊電阻小于50Ω/□,即電阻率6.0×10-4Ω·cm,在350nm-1100nm波長范圍內(nèi)透過率大于90%。
(2)研究了DC直流濺射工藝和腐蝕工藝對ZnO薄膜表面
4、形貌的影響。實驗采用ZnO∶Al2O3(2wt.%)陶瓷靶,在濺射氣壓1.5mTorr,襯底溫度300℃,濺射功率300W的條件下制備得到ZnO薄膜,并在體積分數(shù)為1%的稀鹽酸溶液中腐蝕一定時間,得到均方根粗糙度(RMS)大于120nm的“彈坑”狀表面形貌。
(3)研究了Ag薄膜厚度和ZnO表面形貌對于ZnO/Ag/ZnO結(jié)構(gòu)背電極光學性能的影響。在Ag薄膜厚度為150nm,ZnO均方根粗糙度(RMS)為143nm,且ZnO表
5、面為均勻分布“彈坑”狀絨面結(jié)構(gòu)時,ZnO/Ag/ZnO結(jié)構(gòu)背電極的積分反射和反射絨度在600-1500nm波長范圍內(nèi)大于95%,其反射絨度(Haze)在全波段(350~1500nm)大于80%。
(4)將前面制備的高絨度、高反射背電極應用于a-SiGe∶H單結(jié)太陽電池,并與相對優(yōu)化的Ag/ZnO背電極做對比。初步的實驗結(jié)果表明ZnO/Ag/ZnO背電極能夠顯著提高太陽電池在600nm~900nm波段的光譜響應,并與適當工藝調(diào)整
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