Fabrication of high growth rate solar-cell-quality μc-Si:H thin films by VHF-PECVD

Several series of Si:H films were fabricated by the very high frequency plasma enhanced chemical vapour deposition (VHF-PECVD) at different substrate temperatures (T_s) and silane concentration (SC=[SiH_4]/[SiH_4+H_2]%). The results of Raman spectroscopy showed structural evolution of the Si:H films with the variation of T_s and SC. The results of x-ray diffraction (XRD) measurements indicated that T_s also influences the crystal orientation of the Si:H films. The modulation effect of T_s on crystalline volume fraction (X_c) is more evident for the high SC, which shows different trend compared to low SC. In addition, the growth rate of the films also showed a regular change with the variation of SC and T_s. Different samples in the series showed a similar increase in dark conductivity and a decrease in photosensitivity with increasing T_s and decreasing SC. Device-quality microcrystalline silicon materials were deposited at a high growth rate, characterized by relatively low dark conductivity and relatively high photosensitivity in a certain crystalline range. The microcrystalline silicon solar cell with a conversion efficiency of 4.55% has been prepared by VHF-PECVD.     

甚高频等离子体增强化学气相沉积制备微晶硅太阳电池的研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术成功地制备了不同硅烷浓度和辉光功率条件下的微晶硅电池.电池的J-V测试结果表明：在实验的硅烷浓度和功率范围内，随硅烷浓度的降低和功率的加大，对应电池的开路电压逐渐变小；硅烷浓度的不同对电池的短路电流密 度有很大的影响，但功率的影响在实验研究的范围内不是很显著.对于微晶硅电池，N层最好 是非晶硅，这是因为一方面可以降低对电流的横向收集效应，另一方面也降低了电池的漏电概率，提高了电池的填充因子. 关键词： 微晶硅太阳电池 甚高频等离子体增强化学气相沉积     

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     

硅烷浓度对微晶硅太阳电池的影响

采用甚高频等离子化学气相沉积技术(VHF-PECVD)制备了系列p-i-n型微晶硅太阳电池,研究了电池有源层硅烷浓度的变化对电池性能的影响。结果发现:随着硅烷浓度的提高电池的短路电流密度先提高然后降低,转换效率与之有相同的变化趋势,而开路电压随硅烷浓度的提高而增加,这些变化来源于有源层材料结构的改变。电池的填充因子几乎不受硅烷浓度的影响,但受前电极的影响很大。不同系列电池转化效率的最高点虽然处于非晶到微晶的过渡区,但对应电池的晶化率不同。另外,研究结果也给出非晶/微晶过渡区随着辉光功率的提高和沉积气压的降低向高硅烷浓度方向转移。     

辉光功率对VHF-PECVD制备的硅基薄膜特性的影响

本文主要研究了用VHF-PECVD方法制备的不同辉光功率条件下系列硅薄膜样品。喇曼测试结果显示：在不同硅烷浓度(SC)条件下，非晶到微晶的过渡区发生在不同的功率点；暗电导随晶化率也体现出不同的变化，此结果表明不同SC、不同功率制备样品的结构特性和电学特性的内在规律是不同的；另外，扫描电子显微镜的测试结果表明样品的表面呈“菜花”状和剖面为柱状的结构特征。     

优化沉积参数对微晶硅薄膜太阳电池性能的影响

本文主要采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了不同硅烷浓度、辉光功率和反应气体流量的单结微晶硅薄膜太阳电池。电池的I-V测试结果表明:电池的开路电压随功率的降低、硅烷浓度和气体流量的增加而增加,而对应的短路电流密度在一定的硅烷浓度条件下达到最大,填充因子也在逐渐的增加。文中对具体内容进行了详细的分析。     

绒面ZnO透明导电薄膜

采用孪生ZnO (Al2 O3 ∶2 % )对靶直流磁控溅射制备高透过率、高电导率的平面ZnO薄膜 (迁移率为 5 .5 6cm2 /V·s,载流子浓度为 4 .5 7× 10 2 0 cm-3 ,电阻率为 2 .4 6× 10 -3 Ω·cm ,可见光范围 (380～ 80 0nm)平均透过率大于 85 % )。用酸腐蚀的方法 ,可以获得绒面效果 ,而反应气压对绒面效果没有影响 ,薄膜的电学特性没有变化 ,绒面对光散射作用增强 ,导致相对于平面ZnO薄膜的透过率要低一些 (可见光范围平均透过率大于 80 % )。     

提高微晶硅薄膜太阳电池效率的研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了系列微晶硅薄膜太阳电池，指出了气体总流量和背反射电极的类型对电池性能参数的影响.电池的I-V测试结果表明：随反应气体总流量的增加，对应电池的短路电流密度、开路电压和填充因子都有很大程度的提高，结果使得电池的光电转换效率得以提高.另外，ZnO/Ag/Al背反射电极能明显提高电池的短路电流密度，进而也提高了电池的光电转换效率.对气体总流量和背反射电极类型影响电池效率的原因进行了分析. 关键词： 微晶硅薄膜太阳电池 气体流量 ZnO/Ag/Al背反射电极     

位移电流不产生焦耳热

在普遍情况下,安培环路定律为 ∮LH·dl＝I传+I位 其中I传＝∫∫sj传·dS为传导电流,j传＝dI/dS; I位＝dΦD/dt＝∫∫S(e)D/(e)t·dS ＝∫∫sj位·dS为位移电流 从安培环路定律可看出,传导电流和位移电流都具有磁效应,但二者却有着极大的差别.首先是来源不同,传导电流来源于电荷在导体中的定向运动,位移电流来源于变化的电场;其次是存在范围不同,传导电流仅存在于导体中,位移电流存在于任何有电场变化的区域;再次是表现性质不同,传导电流产生的热效应满足焦耳定律,位移电流产生的热效应不满足焦耳定律.下面从两个方面入手重点分析讨论位移电流产生热效应,但不产生焦耳热.     

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