掺杂室沉积本征微晶硅材料及其在太阳能电池中的应用

在掺杂P室采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（VHF—PECVD）技术,制备了不同硅烷浓度条件下的本征微晶硅薄膜．对薄膜电学特性和结构特性的测试结果分析表明：随硅烷浓度的增加,材料的光敏性先略微降低后提高,而晶化率的变化趋势与之相反;X射线衍射（xRD）测试表明材料具有（220）择优晶向．在P腔室中用VHF—PECVD方法制备单结微晶硅太阳能电池的i层和p层,其光电转换效率为4．7％,非晶硅／微晶硅叠层电池（底电池的p层和i层在P室沉积）的效率达8．5％．     

单室沉积本征微晶硅薄膜及其在电池中的应用

为获得单室沉积高效微晶硅(μc-Si)太阳电池,首先采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了不同沉积条件下的本征μc-Si薄膜.通过对材料的结构和电学输运特性的研究,借鉴分室沉积的器件质量级μc-Si材料的经验,选取合适的本征层和P种子层处理B污染的技术,在单室中制备出光电转换效率为6.23%(1 cm2)的单结μc-Si电池.     

VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池

采用VHF-PECVD技术制备了不同功率系列的微晶硅薄膜和电池,测试结果表明:制备的适用于微晶硅电池的有源层材料的暗电导和光敏性都在电池要求的参数范围内.低功率或高功率条件下,电池从n和p方向的喇曼测试结果是不同的,在晶化率方面材料和电池也有很大的差别,把相应的材料应用于电池上时,这一点很重要.采用VHF-PECVD技术制备的微晶硅电池效率为5%,Voc=0.45V,Jsc=22mA/cm2,FF=50%,Area=0.253cm2.     

微晶硅太阳电池

采用VHF-PECVD技术制备了系列微晶硅太阳电池.综合测试结果表明:硅烷浓度、热阱温度和前电极都对微晶硅太阳电池的性能有影响.在湿法腐蚀的ZnO衬底上制备的电池的效率比在ZnO/SnO2复合膜上制备的电池的效率高1.5%.在优化了沉积条件后,制备出效率达6.7%的微晶硅太阳电池(Jsc=18.8mA/cm2,Voc=0.526V,FF=0.68),电池的结构是glass/ZnO/p(μc-Si:H)/i(μc-Si:H)/(a-Si:H)/Al,没有ZnO背反射电极.     

p型微晶硅薄膜的沉积及其在微晶硅薄膜太阳电池中的应用

采用等离子体化学气相沉积(PECVD)方法制备了硼掺杂微晶硅薄膜和微晶硅薄膜太阳电池.研究了乙硼烷含量、p型膜厚度及沉积温度对硼掺杂薄膜生长特性和高沉积速率的电池性能的影响.通过对p型微晶硅薄膜沉积参数的优化,在本征层沉积速率为0.78nm/s的高沉积速率下,制备了效率为5.5%的单结微晶硅薄膜太阳电池.另外,对P型微晶硅薄膜的载流子疏输运机理进行了讨论.     

微晶硅太阳电池

采用VHF-PECVD技术制备了系列微晶硅太阳电池．综合测试结果表明：硅烷浓度、热阱温度和前电极都对微晶硅太阳电池的性能有影响．在湿法腐蚀的ZnO衬底上制备的电池的效率比在ZnO/SnO2复合膜上制备的电池的效率高1.5%．在优化了沉积条件后,制备出效率达6.7%的微晶硅太阳电池（Jsc=18.8mA/cm2,Voc=0.526V,FF=0.68）,电池的结构是glass/ZnO/p(μc-Si∶H)/i(μc-Si∶H)/(a-Si∶H)/Al,没有ZnO背反射电极．     

p型微晶硅薄膜的沉积及其在微晶硅薄膜太阳电池中的应用

采用等离子体化学气相沉积（PECVD）方法制备了硼掺杂微晶硅薄膜和微晶硅薄膜太阳电池.研究了乙硼烷含量、p型膜厚度及沉积温度对硼掺杂薄膜生长特性和高沉积速率的电池性能的影响.通过对p型微晶硅薄膜沉积参数的优化,在本征层沉积速率为0.78nm/s的高沉积速率下,制备了效率为5.5%的单结微晶硅薄膜太阳电池.另外,对p型微晶硅薄膜的载流子疏输运机理进行了讨论.     

VHF-PECVD法制备P型微晶硅锗的研究

以SiH4和GeF4为反应气体,采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)方法制备了P型微晶硅锗(P-μc-Si1-xGex)薄膜.研究GeF4浓度对P型微晶硅锗材料组分、结构及电学特性的影响.随GeF4浓度的增加,薄膜中的锗含量增加,暗电导和晶化率先增加,后减小;在薄膜厚度为72 nm,GeF4浓度为4%时,得到了电导率达1.68 S/cm,激活能为0.047 eV,晶化率为60%,在长波区域的平均透过率超过0.9的P型微晶硅锗.     

VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池

采用VHF-PECVD技术制备了不同功率系列的微晶硅薄膜和电池,测试结果表明：制备的适用于微晶硅电池的有源层材料的暗电导和光敏性都在电池要求的参数范围内．低功率或高功率条件下,电池从n和p方向的喇曼测试结果是不同的,在晶化率方面材料和电池也有很大的差别,把相应的材料应用于电池上时,这一点很重要．采用VHFPECVD技术制备的微晶硅电池效率为5%,Voc=0.45V,Jsc=22mA/cm2,FF=50%,Area=0.253cm2．     

底栅微晶硅薄膜晶体管

对底栅微晶硅TFT的微晶硅材料生长孵化层问题进行了详细讨论,发现低硅烷浓度是减薄该层厚度的有效途径.同时又发现,以SiNx为栅绝缘层的底栅TFT,对随后生长的硅基薄膜有促进晶化的作用(约20%).沉积底栅TFT的微晶硅有源层时,必须计入该影响.因此为了获得良好的I-V特性,选用的硅烷浓度不宜低于3%.由硅基薄膜晶化体积比与系列沉积工艺条件关系和TFT所得薄膜晶化体积比的对比,可清晰证实SiNx对晶化的促进作用.     

VHF-PECVD制备不同衬底温度微晶硅薄膜结构研究

采用微区拉曼散射、傅立叶变换红外吸收和光热偏转谱对VHF-PECVD制备的不同衬底温度硅薄膜进行了微结构分析.结果表明:随衬底温度的升高,薄膜逐渐由非晶向微晶过渡,晶化率(Xc)逐渐增大,样品中的氢含量逐渐降低.在200~250℃条件下制备的微晶硅薄膜具有低的缺陷密度.通过优化工艺条件制备出了效率达7.1%的单结微晶硅太阳电池,电池厚度仅为1.2μm,且没有ZnO背反射电极.     

非晶硅顶电池中的n型掺杂层对非晶硅/微晶硅叠层太阳电池性能的影响

采用超高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,逐次高速沉积非品硅顶电池及微晶硅底电池,形成pin/pin型非晶硅/微晶硅叠层电池.通常顶电池的n层与底电池的P层均采用微晶硅材料来形成隧穿复合结,然而该叠层电池的光谱响应测试结果表明,顶电池存在着明显的漏电现象.针对该问题作者提出,在顶电池的微品硅n层中引入非晶硅n保护层的方法.实验结果表明,非晶硅n层的引入有效地改善了顶电池漏电的现象;在非晶硅n层的厚度为6nm时,顶电池的漏电现象消失,叠层电池的开路电压由原来的1.27提高到1.33V,填允因子由60%提高剑63%.     

高压高功率VHF-PECVD的微晶硅薄膜高速沉积

采用高压高功率(hphP)甚高频等离子体强强化学气相沉积(VHF-PECVD)法对微晶硅(μc-Si:H)进行高速沉积,在最优沉积条件参数下对hphP和低压低功率(lplP)两组样品沉积速率、光电导、暗电导及光敏性等性能参数进行测试,得到了1.58 nm/s的较高沉积速率、光电性能优秀和更适合薄膜太阳能电池的μc-Si...     

高速沉积μc-Si:H薄膜生长机制及其微结构的研究

采用高压高功率的超高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,在腐蚀后的7059玻璃、低晶化和高晶化的微晶硅(μc-Si:H)p型材料3种衬底上,通过改变沉积时间的方法,高速(沉积速率约为1 nm/s)沉积了不同厚度的μc-Si:H薄膜材料.测试其表面形貌及晶化率,比较了不同衬底上高速生长的μc-Si:H薄膜生长机制及微结构的差异,最后得到适于高速沉积pin μc-Si:H太阳电池的μc-Si:H p型材料应具备的条件.     

流量对高速沉积的微晶硅电池性能的影响

采用超高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术研究微晶硅(μc-Si)薄膜的高速沉积过程发现:分别采用100和500 sccm流量制备本征μc-Si材料,将其应用在μc-Si电池i层,电池的电流-电压(I-V)特性有明显的差异.通过微区Raman、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)测试发现:尽管μc-Si薄膜的晶化率相似,但是小流量情况下制备的薄膜具有较厚的非晶孵化层,晶粒尺寸不一;大流量下制备的材料沿生长方向的纵向均匀性相对较好,晶粒尺寸较小、分布均匀,而且具有〈220〉晶相峰强度高于〈111〉和〈311〉晶相峰强度的特点.因此得出:在高压高速沉积μc-Si薄膜过程中,反应气体流量对μc-Si的纵向结构有很大影响,选择适合的反应气流量能够调节适宜的气体滞留时间,从而减小薄膜的纵向不均匀性.     

PECVD沉积双层SiNx对太阳电池性能的影响

提出了一种简单有效的制备双层SiNx薄膜的方法,其薄膜具有良好的减反射钝化特性。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法,通过控制SiH4和NH3气体流量比,在p型多晶硅衬底上生长单层及双层SiNx膜。随后使用薄膜测试分析仪测量了薄膜的厚度、折射率及反射率,并用Semilab WT-2000测量少数载流子寿命,通过测量量子效率,对单、双层膜电池进行了比较。实验结果表明:相比单层减反射钝化膜,采用双层SiNx膜,少数载流子寿命可以得到更好的改善,开路电压可提高约2 mV,短路电流可提高约40 mA,电池效率能提高0.15%。     

Microcrystalline Silicon Materials and Solar Cells Prepared by VHF-PECVD

A series of samples deposited by VHF - PECVD at different pressures were studied. The measurement results of photosensitivity (photo conductivity/dark conductivity) and activation energy indicaten ear the same rule with the change of the pressure. The results measured by Raman scattering spectra, X-ray diffraction and FTIR all proved the evident crystallization of the materials. Treating the p/i interface by hydrogen has a great improving effect on the performance of the microcrystalline silicon (μc-Si) p-i-n solar cells if the treatment time was appropriate. An efficiency of 4.24% for μc-Si p-i-n solar cells deposited by VHF-PECVD was firstly obtained.