反應(yīng)磁控濺射制備氮化釩及其在晶硅太陽能電池上的應(yīng)用.pdf

1、太陽能電池是光伏發(fā)電技術(shù)的核心，光電轉(zhuǎn)換效率是表征太陽能電池性能的關(guān)鍵參數(shù)。高摻雜濃度的p+層是晶硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)之一，其主要作用是增加電池背面的勢壘高度，實現(xiàn)對載流子空穴的收集。目前p+層一般由背面電極高溫?zé)Y(jié)的擴散過程制得，但難以實現(xiàn)高摻雜濃度且厚度很薄的重摻層的制作，這會限制電池轉(zhuǎn)換效率的提高。本文通過反應(yīng)磁控濺射法在太陽能電池背表面制作一種具有高的功函數(shù)特性的氮化釩(VN)薄膜，以取代摻雜過程，實現(xiàn)對載流子空穴的收集，由電

2、池的開路電壓VOC表征氮化釩薄膜的作用效果。
　　本研究工作以釩為靶材，氬氣為濺射氣體，氨氣為反應(yīng)氣體，通過反應(yīng)磁控濺射法制備了VN。由開爾文探針力顯微鏡測其功函數(shù)大于5.1eV，霍爾效應(yīng)測試儀測得薄膜電阻率值主要在1.45×10-3Ω·cm至1.95×10-3Ω·cm范圍，實驗結(jié)果表明VN薄膜是功函數(shù)高、導(dǎo)電性能良好的材料。
　　研究了工藝參數(shù)對薄膜性能的影響。氨氣流量越大，濺射功率越小時，薄膜的沉積速率越慢，此時得到薄膜

3、表面形態(tài)更致密均勻，電阻率也較低。沉積壓強整體上對薄膜的性能影響不是很大，在壓強為09Pa時其電阻率相對較低，表面形貌良好。200℃的加熱退火過程會使薄膜向更穩(wěn)定的結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變，能夠改善材料的晶體結(jié)構(gòu)。經(jīng)綜合優(yōu)化得到最佳的制備工藝條件為NH3流量40sccm、Ar流量40sccm、沉積壓強0.9Pa、濺射功率200W。
　　以最佳工藝參數(shù)為制備條件，將氮化釩薄膜分別制備在背表面有p層和無p層的晶體硅太陽能電池上。測得有p層結(jié)構(gòu)樣品的

4、VOC由原來的340mV增加到472mV，無p層結(jié)構(gòu)樣品的VOC由原來的253mV增加到359mV。研究結(jié)果表明VN薄膜的應(yīng)用能夠提高VOC，進而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。由于釩價格低、儲量大，可以降低晶硅太陽能電池生產(chǎn)成本，而磁控濺射法的應(yīng)用又能簡化生產(chǎn)工藝，若將VN薄膜應(yīng)用于晶硅太陽能電池具有很大的發(fā)展前景。
　　本論文對VN薄膜電學(xué)性質(zhì)和微結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果，對其在晶硅太陽能電池的應(yīng)用方面的研究具有一定的實驗參考價值，為改進