平面硅异质结太阳电池的光吸收增强的研究

钙钛矿/硅叠层太阳电池可以充分利用太阳光谱,提高光电转换效率.平面硅异质结太阳电池可以作为叠层电池的底电池,其性能直接影响叠层电池的性能表现.采用传统反应热蒸发技术,在低温(170 ℃)条件下制备了掺锡氧化铟薄膜,并在170 ℃的氧气氛围下后退火处理,对ITO薄膜的特性进行了详细的表征和分析.结果表明:后退火工艺改善了ITO的结晶特性,使得材料的光学特性和电学特性得到明显提高,将其应用于平面硅异质结太阳电池,短路电流密度得到极大提高,尤其红外光响应改善明显.引入MgF2薄膜作为减反射层,进一步增强了电池的光响应,转换效率达到19.04;.     

Microstructure evolution and passivation quality of hydrogenated amorphous silicon oxide(a-SiOx:H) on〈100〉- and 〈111〉-orientated c-Si wafers

Hydrogenated amorphous silicon oxide(a-SiOx:H) is an attractive passivation material to suppress epitaxial growth and reduce the parasitic absorption loss in silicon heterojunction(SHJ) solar cells. In this paper, a-SiOx:H layers on different orientated c-Si substrates are fabricated. An optimal effective lifetime(τ(eff)) of 4743 μs and corresponding implied opencircuit voltage(iV(oc)) of 724 mV are obtained on〈100〉-orientated c-Si wafers. While τ(eff) of 2429 μs and iV_oc of 699 mV are achieved on 111-orientated substrate. The FTIR and XPS results indicate that the a-SiOx:H network consists of SiOx(Si-rich), Si–OH, Si–O–SiHx, SiO2 ≡ Si–Si, and O3 ≡ Si–Si. A passivation evolution mechanism is proposed to explain the different passivation results on different c-Si wafers. By modulating the a-SiOx:H layer, the planar silicon heterojunction solar cell can achieve an efficiency of 18.15%.     

薄膜厚度对MOCVD法沉积ZnO透明导电薄膜的影响

本文研究了薄膜厚度对MOCVD技术制备未掺杂ZnO薄膜的微观结构和电学特性影响.XRD和SEM的研究结果表明,随着薄膜厚度的增加,ZnO薄膜(110)峰趋于择优取向,且晶粒逐渐长大,薄膜从球状和细长棒状演变为具有类金字塔绒面结构特征的ZnO薄膜;Hall测量表明,较厚的ZnO薄膜有助于提高薄膜电学特性,可归于晶粒长大和晶体质量提高.40min沉积时间(膜厚为1250nm)制备出的ZnO薄膜具有明显绒面结构,其晶粒尺寸为300～500nm,电阻率为7.9×10-3Ω·cm,迁移率为26.8cm2/Vs.     

相变域硅薄膜材料的光稳定性

采用RF-PECVD技术，通过改变反应气体的硅烷浓度制备了一系列不同晶化率不掺杂的硅薄膜材料，研究了工艺变化对材料结构的影响及材料光电特性同微结构的关系.随后进行了光衰退试验，在分析光照前后光电特性变化规律的基础上，认为材料中的非晶成分是导致材料光电特性衰退的主要原因.在靠近过渡区非晶一侧的硅材料比普通非晶硅稳定，衰退率较少；高晶化率微晶硅材料性能稳定，基本不存在光衰退；在靠近过渡区微晶一侧的硅材料虽然不是完全不衰退，但相比高晶化率硅材料来说更适合制备高效微晶硅电池. 关键词： 射频等离子体增强化学气相沉积 硅薄膜 Staebler-Wronski(SW)效应 稳定性     

衬底温度对MOCVD法沉积ZnO透明导电薄膜的影响

研究了衬底温度对MOCVD技术制备的ZnO薄膜的微观结构和光电特性影响. XRD和SEM的研究结果表明，衬底温度对ZnO薄膜的微观结构有显著影响，明显的形貌转变温度大约发生在175℃，低于175℃，薄膜呈镜面结构，晶粒为球状，高于177℃的较高温度范围，薄膜从“类金字塔”状的绒面结构演化为“岩石”状显微组织；随着温度增加，薄膜的晶粒尺寸明显增大.绒面结构的未掺杂ZnO薄膜具有17.96 cm²/V·s的高迁移率和3.28×10^-2 Ω·cm的低电阻率，对ZnO薄膜的进一步掺杂和结构优化有望应用于Si薄膜太阳电池的前电极. 关键词： MOCVD ZnO薄膜 透明导电氧化物 太阳电池     

钙钛矿/硅叠层太阳电池中平面a-Si:H/c-Si异质结底电池的钝化优化及性能提高

最近,旋涂法制备的钙钛矿/平面硅异质结高效叠层太阳电池引起人们广泛关注,主要原因是相比于绒面硅衬底制备的钙钛矿/硅叠层太阳电池,其制备工艺简单、制备成本低且效率高.对于平面a-Si:H/c-Si异质结电池, a-Si:H/c-Si界面的良好钝化是获得高转换效率的关键,进而决定了钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池的性能.本文主要从硅片表面处理、a-Si:H钝化层和P型发射极等方面展开研究,通过对硅片表面的氢氟酸(HF)浸泡时间和氢等离子体预处理气体流量、a-Si:H钝化层沉积参数、钝化层与P型发射极(I/P)界面富氢等离子体处理的综合调控,获得了相应的优化工艺参数.对比研究了p-a-Si:H和p-nc-Si:H两种缓冲层材料对I/P界面的影响,其中高电导、宽带隙的p-nc-Si:H缓冲层既能够降低I/P界面的缺陷态,又可以增强P型发射层的暗电导率,提高了前表面场效应钝化效果.通过上述优化,制备出最佳的P-type emitter layer/aSi:H(i)/c-Si/a-Si:H(i)/N-type layer (inip)结构样品的少子寿命与implied-Voc分别达到2855μs和709 mV,表现出良好的钝化效果.应用于平面a-Si:H/c-Si异质结太阳电池,转换效率达到18.76%,其中开路电压达到681.5 mV,相对于未优化的电池提升了34.3 mV.将上述平面a-Si:H/c-Si异质结太阳电池作为底电池,对应的钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池的开路电压达到1780 mV,转换效率达到21.24%,证明了上述工艺优化能够有效地改善叠层太阳电池中的硅异质结底电池的钝化及电池性能.     

气压对VHF-PECVD制备的μc-Si∶H薄膜特性影响的研究

本文主要研究了用VHF PECVD方法制备的不同工作气压的微晶硅薄膜样品。结果表明 :沉积速率随反应气压的增大而逐渐增大 ;光敏性 (光电导 /暗电导 )和激活能测试结果给出了相同的变化规律 ;傅立叶红外测试、X射线衍射和室温微区喇曼谱的结果都表明了样品的晶化特性 ;通过工艺的具体优化得出了器件级的微晶硅材料     

高压13.56MHz PECVD法沉积器件质量级本征微晶硅材料

本文国内首次报道了采用高压RF-PECVD技术沉积本征微晶硅材料的结果.实验表明,增大等离子体激发功率和减小硅烷浓度都能够使薄膜材料由非晶硅逐渐向微晶硅转变,而结构上的改变使得电学特性也随之改变.通过工艺参数的优化和纯化器的使用,有效地控制了氧的掺杂,在较高的生长速度下得到了器件质量级的本征微晶硅材料.将实验得到的微晶硅作为太阳电池光吸收层,在没有ZnO背电极和没有优化窗口层材料以及p/i界面时,电池的效率达到5.22;,这进一步表明本征微晶硅材料的良好性能.     

高压PECVD技术沉积硅基薄膜过程中硅烷状态的研究

采用高压射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法在不同功率下制备了一系列硅薄膜材料，研究了材料晶化率和生长速度随功率变化的规律， 进而研究PECVD方法沉积硅薄膜过程中的硅烷反应状态，并提出可以根据硅烷耗尽程度的不同将硅烷反应状态分为未耗尽、耗尽和过耗尽三种.然后，对不同硅烷反应状态下的材料结构、光电性能以及相应的电池进行了研究，并指出适合于太阳电池本征层的高质量微晶硅材料应该沉积在硅烷耗尽状态. 关键词： 耗尽状态 微晶硅 光发射谱     

p/i界面掺碳缓冲层沉积时间对非晶硅太阳电池性能的影响

本文研究了pin型非晶硅(a-Si)太阳电池p/i界面掺碳缓冲层(C-buffer layer)沉积时间对电池效率和稳定性的影响.研究发现,随着掺碳缓冲层沉积时间的增加,太阳电池的初始效率有所增加,当沉积时间增加到约60s时,电池的初始效率达最大值,而后随着沉积时间的继续增加,电池效率下降.而在太阳电池的稳定性方面,当缓冲层沉积时间小于50s时,随着沉积时间的增加,电池衰退率增大;大于50s后,电池的衰退率又随沉积时间的增大而减小.