a-Si:H/c-Si 异质结太阳电池 J-V 曲线的 S-Shape 现象

通过异质结界面分析与 AMPS 模拟计算研究了 a-Si:H/c-Si 异质结太阳电池在低温工作、a-Si:H 层低掺杂、高价带补偿以及高界面态时光态 J-V 曲线出现 S-Shape 现象的物理过程,总结了 S-Shape 现象的物理原因.分析结果表明,当空穴输运受到界面势垒的限制时,空穴在 c-Si 界面附近聚集,能带重新分配,c-Si 耗尽区的电场减小,更多的电子从 c-Si 准中性区反转至 c-Si 界面及耗尽区与空穴复合,复合速率显著增大,光电流的损失显著增大,光态 J-V< 关键词： 模拟 异质结太阳电池 a-Si:H/c-Si 异质结     

a-Si:H中本征缺陷引起的赝隙态

本文取原子集团模型Si₈H₁₈,Si₁₇及从连续无规网络中挖取的集团模型Si₂₉和Si₄₇,用CNDO LCAO-MO方法计算其电子结构,探讨了a-Si:H中由弱键、弯键和带电组态等本征缺陷引起的赝隙态分布。结果表明,当弱键拉伸时,两个弱键态移动并收缩至带隙中央;过剩电荷使弱键能级移至价带顶或导带底附近;弯键态主要出现在价带顶附近。当弯键曲率较大时,弯键态上移至带隙中央以下的区域。结构拓扑无序导致 关键词：     

不同含氮量的a-Si:H/a-SiNx:H超晶格界面性质的研究

通过电调制吸收、光热偏转谱、光致发光及红外吸收谱等实验技术,研究了不同含氮量的a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格的界面性质。由电调制吸收测试得出的界面电荷密度Q_s～10¹²cm^-2。Q_s比由光热偏转谱所获得的界面态密度N_i～10¹¹cm^-2大出约半个数量级。N_i,Q_s,及光致发光相对峰值 关键词：     

a-Si:H/a-SiNx:H超晶格中空间电势分布和光电导的理论计算

本文从a-Si:H体材料的缺陷态模型出发,考虑在a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格中由于空间电荷转移掺杂效应,以及界面不对称引起的a-Si:H阱层的能带下降和弯曲,严格求解空间电势分布和电荷分布,发现a-Si:H阱层中能带的下降值远大于由界面电荷不对称所引起的两端电势能差,且随转移到阱层中的电荷总量的变化非常敏感。空间电荷分布比较平缓,当不对称参数K=0.9时,空间电荷浓度的最大差值不到两倍。在此基础上,计算了超晶格中光电导的温度曲线,发现引起超晶格中暗电导和光电导相对于单层膜增大的主要原因是转移电荷量的多少,而界面电荷不对称的影响则小得多。计算中对带尾态采用Simmons-Taylor理论,考虑a-Si:H中悬挂键的相关性,并用巨正则分布讨论其在复合过程中的行为。 关键词：     

Au/a-Si:H界面X射线光电子能谱和俄歇电子能谱研究

采用x射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)对Au/a-Si:H界面进行了研究。实验表明,Au/a-Si:H界面最初形成过程是以金属团生长形式出现,当Au淀积量超过一定值后,Au和Si开始互扩散并进行化学反应,结果形成Au-Si互溶区。利用光发射方法证实,热处理Au/a-Si:H界面导致淀积膜中Si岛形成。 关键词：     

Na或Cu掺杂对Si/NiO异质结的光电性能影响

利用磁控溅射方法制备了引入Na或Cu元素前后Si/NiO异质结。实验结果表明,Na元素引入后的Si/NiO：Na异质结的整流特性最佳。此时,Si/NiO：Na异质结光学透过率可以达到70%,这可能是由于Si/NiO：Na异质结的结晶质量较优、薄膜内缺陷少所致。Si/NiO：Na异质结I-V曲线的拟合结果显示界面态状态也会影响其整流特性。而Si/NiO和Si/NiO：Cu异质结都没能获得较好的整流特性,可能是薄膜内缺陷增多所致。这一结论得到了XRD、SEM、AFM和UV结果的支持。     

SiC1-xGex/SiC 异质结光电二极管特性的研究

使用二维器件模拟软件Medici, 对SiC_1-xGe_x/SiC异质结的光电特性进行了模拟.设计了N型重掺杂SiC层的厚度为1 μm, P型轻掺杂SiC_1-xGe_x层厚为0.4 μm, 二者之间形成突变异质结.在反向偏压3 V、光强度为 0.23 W/cm²的条件下, p-n+ SiC_0.8Ge_0.2/SiC和p-n+ SiC_0.7Ge_0.3/SiC敏感波长λ分别可以达到0.64 μm和0.7 μm, 光电流分别为7.765×10^－7 A/μm和7.438×10^－7 A/μm; 为了进一步提高SiC_1-xGe_x/SiC 异质结的光电流, 我们把p-n+两层结构改进为p-i-n三层结构.在同样的偏压、光照条件下, p-i-n SiC_0.8Ge_0.2/SiC和p-i-n SiC_0.7Ge_0.3/SiC的光电流分别达到1.6734×10－6 A/μm和1.844×10－6 A/μm.     

SiCGe/SiC 异质结及其光电特性的MEDICI 模拟

在对SiC1-xGex三元合金主要特性的研究基础上，利用器件仿真器MEDICI模拟和分析SiCGe/SiC异质结光电二极管的光电特性。计算表明， SiC1-xGex 在Ge组分为0.3时与3C-SiC晶格失配较小，此时的SiCGe/SiC异质结对可见光和近红外光有较好的光谱响应。当P型SiC1-xGex层杂质浓度为1×1015cm-3、厚度1.6μm、x=0.3时，SiC1-xGex /SiC异质结光电二极管对0.52μm可见光有250mA/W左右的响应度，对0.7μm近红外光也有102mA/W左右的响应度。     

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.     

非晶态异质结构a-Si:H/a-SiNx:H和a-Si:H,a-SiNx:H薄膜的应力研究

实验发现在一定Si—H键浓度下,相对于平坦的硅衬底而言,在其上沉积的a-Si:H薄膜具有压缩应力,a-SiN_x:H薄膜具有伸张应力。当a-Si:H和a-SiN_x:H层厚度比近似于1:2时,硅衬底上生长的a-Si:H/a-SiN_x:H/c-Si样品,弯曲最小,并能保持很长时间。文中还给出了应力随退火变化的情况,并对实验结果进行了讨论。 关键词：     

Limitations of interface sharpness in a-Si:H/a-SiC:H multilayers

The goal of this work is to study the sharpness of interfaces in amorphous silicon based compositional multilayers (superlattices) by a number of different techniques and to discuss their limitations. From monitoring plasma transients during glow discharge deposition of a-Si:H/a-SiC:H multilayers, a lower limit of 3 Å for interface sharpness is estimated. Transmission electron microscopy (TEM) images yield an upper limit of 5–10 Å. These images directly show the increase in undulation from the substrate towards the film surface. From the comparison of simulated X-ray diffraction (XRD) spectra with measurements the interface sharpness is found to be between 5 and 8 Å. Using a series of multilayers with increasing number of interfaces, structural characteristics of the interfacial region can be extracted. For example, infrared absorption spectroscopy (FTIR) and elastic recoil detection (ERD) lead to an estimate of 1.1 × 10¹⁴ cm^-2 additional hydrogen atoms per single interface.     

Determination of electron-diffusion length from photocurrent characteristics of the structure ITO/a-SiC:H(p-type)/a-Si:H/a-Si:H(n-type)/Pd

In this study the electron diffusion length L _n is determined from the relative spectral response of the photocurrent characteristics of the p/i/n sandwich structure ITO/a-SiC:H(p-type)/a-Si:H/a-Si:H(n-type)/Pd. The techniques used for the preparation of the a-Sic:H and a-Si:H amorphous films were glow-discharge and rf magnetron sputtering, respectively. The thickness of the p-type, intrinsic and n-type layer were 400 Å, 7000 Å and 600 Å, respectively. The response of the short-circuit current density J _sc was measured versus the photon energy hv at both constant light intensity and constant temperature. The electron diffusion length was found to be 0.31 m by means of the method of Agarwala and Tewary. Although, in the case of single crystals many diffusion length measurements have been made, there are only few papers for amorphous silicon this films [1]. As it is well-known, the diffusion length of the charge carriers is the most important parameter from the point of view of solar cell applications [2]. In order to obtain a high efficiency in a solar cell all carriers created under illumination in the intrinsic layer should reach the electrodes [3]. In the case that the thickness of the intrinsic layer is much larger than the diffusion length, not all carriers can reach the electrodes and, accordingly, a low efficiency results [4]. On the other hand, carriers which reach the electrodes without thermalizing do not contribute to the photocurrent and finally the efficiency of the solar cell is negatively affected. In order to avoid such an effect to a large extent, the thickness of the amorphous layers in a p/i/n solar cell must be conveniently chosen compared to the diffusion length of the carriers.Here it is aimed to determine the electron diffusion length. In order to achieve this goal, the photocurrent characteristics of an ITO/a-SiC:H(p-type)/a-Si:H/a-Si:H(n-type)/Pd structure was measured versus the photon energy at constant light intensity and constant temperature. In order to determine the electron diffusion length, the method of Agarwala and Tewary [5] was utilized.     

a-Si:H/a-SiNx:H超晶格的掺杂效应

采用带有可转动掩板的沉积系统,合成出一类新的a-Si:H/掺杂a-SiN_x:H超晶格。样品中各子层厚度及a-SiN_x:H子层中N/Si比固定,仅改变掺杂浓度。结果发现:此类超晶格中的费密能级可以通过a-SiN_x:H层中的掺杂来控制,即a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格可以从n型转变为p型,依赖于a-SiN_x:H子层中B的掺杂比。然而,a-SiN_x:H子层中P的掺杂对a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格传输特性影响并不大。 关键词：     

a-Si:H/a-SiNx:H多层膜的皮秒时间分辨光致发光

用时间分辨激光光谱学方法研究了a-Si:H/a-SiN_x:H多层膜光生载流子初始动力学过程,分析了非平衡载流子的热释和复合机制。实验还表明多层膜的发光衰减截止时间、迁移率边和带尾宽度随N含量呈非单调变化规律,转折发生在x=0.85附近,这很可能是由于不同N组份引起多层膜内电场和结构变化的结果。 关键词：     

Generation of Terahertz Radiation under the Femtosecond Laser Excitation of a Multilayer Structure Based on a-Si:H/a-SiC:H/c-Si

JETP Letters - Coherent terahertz radiation has been generated in p–n heterostructures based on a-Si:H/a-SiC:H/c-Si excited by 800-nm femtosecond laser pulses at room temperature. Terahertz...     

a-Si:H/a-SiNx:H超晶格薄膜光致发光性质的研究

本文报道了a-Si:H/a-SiNx:H超晶格薄膜光致发光某些性质的研究。实验发现,这种超晶格薄膜光致发光的强度和峰值能量随交替层a-Si:H厚度,测量温度及光照时间等而变化。同时还发现,在阴、阳两极上,利用GD法沉积的样品,发光强度和峰值能量也有所不同。文中对这些实验结果作了初步解释。     

a-Si:H结的横向光生伏特效应

本文通过理论分析研究了a-Si:H结中横向光生伏特效应的定态与瞬态特性。所得结果表明理论与实验非常符合。值得注意的是,按理论关系应用常规不掺杂a-Si:H特性值估算的两个重要参数(样品中的薄层电阻1/σ_s和传输时间T_m)均比由实验得出的值大得多。基于合理的分析。我们认为在a-Si:H层中平行于结输运的电子可能具有异乎寻常高的载流子迁移率。 关键词：     

a-Si:H结的横向光生伏特效应

本文通过理论分析研究了a-Si:H 结中横向光生伏特效应的定态与瞬态特性. 所得结果表明理论与实验非常符合. 值得注意的是, 按理论关系应用常规不掺杂a-Si:H 特性值估算的两个重要参数(样品中的薄层电阻1 / a , 和传输时间T_m均比由实验得出的值大得多. 基于合理的分析. 我们认为在a-Si:H 层中平行于结输运的电子可能具有异乎寻常高的载流子迁移率。 关键词：     

a-Si: H/a-C: H amorphous semiconductor superlattices

A new type of amorphous semiconductor superlattices consisting of alternating layers of a-Si: H and a-C: H has been synthesized by r.f. plasma deposition in a single-chamber plasma reactor. The existence of well-defined layers are demonstrated by TEM studies and the in-depth profiles of the compositions obtained by Auger electron spectroscopy. In some cases, growth imperfections can be observed in the thinner layers. The changes in optical absorption gap of a-Si: H as a function of its layer thickness in the superlattices are interpreted as quantum size effects.