大面积纳米硅基薄膜太阳电池及制造设备的开发

该文工作主要集中在用于制备非晶硅和纳米硅薄膜太阳电池的多腔室、大面积等离子体沉积系统的研发。在制备工艺方面,系统研究沉积压力、电极间距、射频电源功率等参数对薄膜沉积速率、膜厚的非均匀性、晶化率的影响;在硬件设计方面,对不同弦高气盒,密封结构气盒和非密封结构气盒进行系统比较,研究对薄膜的非均匀性、沉积速率的影响。通过工艺参数及硬件优化,最终得到沉积速率接近5?/s、晶化率约为60%、晶化率及膜厚的非均匀性均小于10%的纳米硅薄膜。以此膜层制备技术为基础,在1.1 m×1.4 m面积的透明导电玻璃基板上制备出初始功率为154.97 W(全面积转换效率10.1%)的非晶硅/纳米硅双结叠层太阳电池。     

中频磁控溅射制备非晶硅薄膜的工艺研究及表征

使用中频磁控溅射方法进行正交实验,在Si基底上沉积非晶硅薄膜。利用n&k测试、拉曼光谱和XPS等方法表征,研究工作气压、电流、衬底温度等参数对制备非晶硅薄膜的沉积速率、光学特性及成分的影响。结果表明,中频磁控溅射制备非晶硅薄膜具有较大的O、C含量,但通过降低工作气压和提高溅射功率可有效降低O、C含量,得到光学特性和结构较好的非晶硅薄膜。     

VHF-PECVD法高速率沉积氢化微晶硅薄膜

采用光发射谱(OES)技术对氢化微晶硅(μc-Si：H)薄膜的甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)生长过程进行了原位监测,并对不同沉积条件下VHF等离子体中SiH和H的发光峰强度与薄膜沉积速率之间的关系进行了分析与讨论。通过Raman光谱、X射线衍射与扫描电子显微镜(SEM)测量,研究了μc-Si：H薄膜的结构特征与表面形貌。基于当前的沉积系统,对μc—Si：H薄膜沉积条件进行了初步优化,使μc—Si：H薄膜的沉积速率提高到2．0nm／s。     

水溶液中阴极电沉积半导体CdTe薄膜性能的研究

研究了半导体ＣｄＴｅ薄膜不同阴极电沉积条件（搅拌、加温）下，沉积电位与电流密度、沉积速率的关系。着重研究了沉积电位对ＣｄＴｅ膜层成份及导电类型的影响，通过控制沉积电位制备了不同导电类型的半导体ＣｄＴｅ薄膜。对沉积膜形貌和结构分析表明，室温搅拌条件下沉积的ＣｄＴｅ薄膜，整体均匀性好，呈非晶结构，氮气氛中高温退火后，ＣｄＴｅ膜沿一定方向有较明显取向。     

感应加热温度均匀性影响因素的实验研究

镍基高温合金FGH4096是高性能发动机涡轮盘、环形件及其他热端部件的关键材料。以其为研究对象,搭建感应加热实验平台,设计不同工况,通过实验方法研究感应加热过程中影响合金试棒温度分布均匀性的因素。实验结果表明:在试棒两端安装陶瓷片对其温度分布均匀性影响不大;用保温棉包裹试棒,适当降低加热速率可以提高合金试棒温度场分布均匀性;感应线圈尺寸对合金试棒温度分布均匀性影响较大。     

直流磁控溅射制备太阳光谱选择性吸收TiN薄膜

以直流反应磁控溅射方法作为制备手段,选择Ti为靶材,以氩气作为工作气体、氮气为反应气体,在Si(111)基底上制备太阳光谱选择性吸收薄膜TiN,使之具有较好的光谱选择吸收特性。研究发现:在其它工艺参数保持不变的情况下,溅射气压在0.35～1.50Pa范围内,都能制备出(200)择优取向的立方相TiN。而当溅射气压为0.35Pa时沉积的薄膜致密、均匀,色泽金黄,膜厚为132nm,结晶性最好,电阻率最低为33.8μΩ·cm(接近块体氮化钛电阻率)。在可见-近红外光区(波长400～1000nm)的平均吸收率α=0.83,最高红外反射率R=0.90。通过对膜层结构、膜厚、吸收率及反射率的分析,制备的TiN薄膜光谱选择性吸收特性良好,具有很高的应用价值。可用于太阳集热器的吸热表面,并可直接作为光热转换建筑材料。     

室温溅射制备氧化锌铝薄膜及电性能研究

采用直流磁控溅射工艺,室温下在载玻片上制备了氧化锌铝透明导电薄膜.研究了溅射功率和氩气压强对薄膜微观结构和电性能的影响.研究表明:溅射功率和氩气压强通过改变晶粒尺寸和晶界所产生的散射作用而影响薄膜的导电性能.溅射功率低于100W时,薄膜的电阻率随功率增加而明显降低,但超过100W后,薄膜的电阻率下降趋缓,并最终趋于平稳;氩气压强在0.6～3.0Pa范围内增大时,薄膜的电阻率先缓慢减小后逐步增大,当氩气压强为1.5Pa时可获得1.4×103Ω·cm的最小电阻率.     

WO_3-SiO_2复合薄膜制备、结构和气致变色性能

采用溶胶 -凝胶法在玻璃衬底上成功制备了具有良好气致变色性能的透明、均匀、附着力强的WO3 SiO2 复合薄膜。讨论了络合剂的量和乙醇与水的比例对溶胶稳定性和成膜均匀性的影响 ,用热重 -差热、X射线衍射、红外光谱分析对薄膜在热处理过程中的结构变化特征进行分析 ,用扫描电镜对薄膜表面微观形貌进行观察 ,初步研究了镀铂薄膜的气致变色性能。研究结果表明 ,溶胶稳定性随着H2 O2 的增加而增加 ,但溶胶成膜均匀性降低 ;增加乙醇与水的比例 ,可提高溶胶的成膜均匀性和溶胶稳定性 ;结构分析和性能测试的结果表明 ,36 0℃热处理的复合薄膜具有高浓度相界 ,氢原子迁移速率高 ,变色响应速率快 ,气致变色性能优于单一组分薄膜     

柔性衬底硅基薄膜太阳电池阻挡层的研究

研究了不同厚度的ZnO阻挡层对柔性衬底倒结构太阳电池的性能及均匀性的影响。在此基础上,使用金属镍(Ni)代替ZnO作为背电极和硅基薄膜之间的阻挡层,改善了太阳电池的均匀性。在聚酰亚胺柔性衬底上采用PECVD法制备出了面积为4cm×4cm、重量比功率超过200W/kg的倒结构硅基薄膜太阳电池。     

第12届中国光伏大会暨国际光伏展览会优秀论文选登(十) PECVD法非晶硅薄膜对太阳能级n型直拉单晶硅片钝化效果的研究

研究了优等化离子体化气相学沉积法(PECVD)在太阳能级n型直拉单晶(Cz)硅衬底上沉积i-a-Si:H薄膜工艺,得到较好的钝化效果。分析了气体流量和温度、气压等工艺参数对薄膜沉积和硅片钝化效果的影响。通过优化参数,钝化后在太阳能级n型Cz硅片(40×40mm)平均少子寿命值在800μs以上,局部在1500μs以上,得到了钝化后平均表面复合速率S<9.4cm/s的优良钝化效果;若硅片τbulk为2ms,则S<5.6cm/s。