硅薄膜太陽電池電極接觸特性的研究.pdf

1、作為一種取之不盡的清潔能源,太陽能的開發(fā)利用正引起人類從未有過的極大關(guān)注.晶硅薄膜電池是兼具單晶硅和多晶硅體電池的高轉(zhuǎn)換效率和長壽命以及非晶硅薄膜電池的材料制備工藝相對簡化等優(yōu)點(diǎn)的新一代電池. 硅薄膜太陽能電池是由許多不同化學(xué)成份的疊層構(gòu)成的,每一層材料都有不同的光電性能.本論文采用的電池結(jié)構(gòu)是glass/TCOJ/pin或niprrTCO/Al或Ag背場,電池各層之間存在不同的界面效應(yīng),從而影響電池性能.其中TCO/p,p/i

2、及n/TCO/AI是重要的界面.本實(shí)驗(yàn)主要研究了TCO/p,n/TCO界面的接觸效應(yīng). 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下: (1)TCO/p界面:采用等離子體化學(xué)氣相沉積(PECVD)法在不同的透明導(dǎo)電膜:摻F的SnP<,2>、摻Al的ZnO(znO:A1),SnO<,2>/ZnO:Al 復(fù)合膜上沉積了p-Si:H薄膜,研究了不同的透明導(dǎo)電膜和p-Si:H薄膜之間的接觸特性; (2)絨面TCO/p界面:對ZnO:Al薄膜進(jìn)行腐蝕,研

3、究了其織構(gòu)的影響因素,接著采用PECVD法在不同織構(gòu)的ZnO:A1上沉積了p-μc-Si:H薄膜,研究了不同織構(gòu)ZnO:Al與p-μc-Si:H薄膜的接觸特性; (3)n/TCO界面:采用PECVD法在ZnO:Al薄膜上沉積了n-a-Si:H薄膜,接著分別用電子束蒸發(fā)和磁控濺射法在n-a-Si:H薄膜上制備ZnO:Al薄膜,研究了n-a-Si:H/ZnO:Al的接觸特性. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下: (1)系統(tǒng)地研究了在不同

4、透明導(dǎo)電膜上沉積的p-Si:H薄膜結(jié)晶狀況:p-1.tc-Si:H薄膜在SnO<,2>上晶化率比較高,分析認(rèn)為:粗糙襯底表面有更多的表面凸起、溝槽、臺(tái)階等結(jié)構(gòu),而這些結(jié)構(gòu)勢必對薄膜成核長大有很大的影響; (2)研究了各項(xiàng)參數(shù)對TCO/P接觸特性的影響.結(jié)果表明ZnO:Al/p-a-Si:H的接觸電阻并不比SnO<,2>/p-a-Si:H高.分析認(rèn)為:①ZnO:Al/p-a-Si:H接觸面上的界面態(tài)比較少;②ZnO:Al薄膜表面是

5、未曾織構(gòu)的表面,SnO<,2>薄膜表面是具有一定絨度的表面;③本實(shí)驗(yàn)采用的ZnO:Al薄膜的載流子濃度較SnO<,2>薄膜的大;④在H等離子體氣氛中,ZnO:Al薄膜比Sn02薄膜穩(wěn)定; (3)用去離子水(純度為p>8 MΩ-cm)與O.5﹪的稀鹽酸混合成腐蝕液對zno:Al薄膜表面進(jìn)行腐蝕,并研究了其織構(gòu)的影響因素:在制備薄膜時(shí)需要很好的掌握反應(yīng)氣壓的最佳點(diǎn),既保證優(yōu)良的光電特性又要能腐蝕出一定的絨度.同時(shí),只有在恰當(dāng)溫度范圍

6、內(nèi)制備的ZnO:Al薄膜腐蝕后才會(huì)得到適合我們要求的絨面結(jié)構(gòu);(4)在此基礎(chǔ)上又對不同織構(gòu)ZnO:Al與p-μc-Si:H薄膜的接觸特性進(jìn)行了研究和分析.在織構(gòu)后的ZnO:Al上沉積的p-μc-Si:H薄膜的晶化率均大于在未織構(gòu)的ZnO:Al上沉積的p-μc-Si:H薄膜,且它們的接觸電阻也均小于未織構(gòu)的.說明絨面有利于p-μc-Si:H薄膜的晶化;織構(gòu)時(shí)間為15s的ZnO:Al襯底上沉積的p-μc-Si:H薄膜的晶化率較高,且其接觸電

7、阻也較低,即織構(gòu)時(shí)間存在最佳點(diǎn);如略微增大硼摻雜濃度(0.1﹪～0.15﹪)的話,其變化規(guī)律與輕摻雜的相同,總體來說接觸特性變差:在不同織構(gòu)時(shí)間的ZnO:Al襯底上沉積的p-μc-Si:H薄膜的晶化率均下降,且接觸電阻均變大;(5)對背電極的接觸也作了一些研究:①對于電子束蒸發(fā)制備的ZnO:Al薄膜,摻雜濃度存在一拐點(diǎn),當(dāng)摻雜濃度為2.5﹪時(shí)n-a-Si:H/ZnO:Al的接觸電阻最小,這是因?yàn)樵趽诫s濃度為2.5﹪時(shí)ZnO:Al薄膜的電

8、阻率最小;②保持摻雜濃度為2.5﹪時(shí),改變ZnO:Al膜的厚度,在厚度變化不大的情況下,n-a-Si:H/ZnO:Al的接觸電阻隨著ZnO:Al厚度的增加而增大.分析認(rèn)為,厚度變化不大時(shí),薄膜的性能基本相同(電阻率和結(jié)晶度差別不大),但體電阻隨著厚度的增加而增加;③磁控濺射制備的ZnO:Al薄膜,n-a-Si:H/ZnO:Al的接觸電阻隨著厚度的增加而不斷減小,這是因?yàn)榇趴貫R射制備的ZnO:Al薄膜隨著厚度的增加,結(jié)晶度不斷變好,ZnO