硅太阳电池稳步走向薄膜化

考察了硅太阳电池在光伏产业中所处的地位,分析了薄膜硅太阳电池的发展趋势。指出硅太阳电池在未来15a仍将保持优势地位,并继续沿着晶硅电池和薄膜硅电池两个方向发展。在此发展过程中,两个发展方向的主流很可能会汇合到一起,共同促使低成本、高效率、高可靠薄膜晶硅电池的诞生和产业化,从而继续保持硅太阳电池的优势地位。     

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.     

磷掺杂对纳米硅薄膜输运性质的影响

采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术,在玻璃衬底上低温沉积了优质本征和掺磷纳米硅薄膜,并利用Raman散射谱和电导率谱对比研究了磷掺杂对纳米硅薄膜的电子输运性质的影响.研究结果表明影响本征纳米硅电导率的主导因素是载流子的迁移率,而自由载流子浓度影响有限;影响掺磷纳米硅薄膜电导率的因素既包括磷掺杂产生的自由载流子,又包括迁移率,其输运过程可用量子点隧穿（HQD）模型合理解释.少量掺磷会促进晶化,但过量掺磷会引起晶格畸变,不利于晶化率和电导率的提高.     

直流磁控溅射有机衬底和玻璃衬底ZnO∶Al薄膜结构及特性的研究

利用直流磁控溅射法在有机薄膜衬底和普通玻璃衬底上制备出了具有良好附着性的ZnO∶Al透明导电膜,对制备薄膜的结构和光学特性进行了比较研究.研究发现:铝掺杂的氧化锌薄膜是多晶膜,具有六角纤锌矿结构;在衬底温度为100℃,溅射压强1.0 Pa,氧氩比为1∶2.58时,ZnO∶Al薄膜具有(002)择优取向,晶化也比较好,在可见光区的平均透过率分别达到了77.6%和82%.     

单斜氧化铜薄膜的磁控溅射制备及表征

采用磁控溅射,通过氧氩比的调制在玻璃衬底上沉积了单斜结构的Cu O薄膜,并重点研究了氧氩比对薄膜微结构及光学吸收边的影响。研究表明随着氧氩比的增加,薄膜逐渐从多相向单相转变,薄膜表面逐渐趋于光滑和平整,Cu O-111择优取向逐渐减弱。晶轴上的晶格畸变结果显示氧氩比对晶轴a,b和c的影响不尽相同。a,b轴上呈现的压应力均先明显增大然后变得稳定,而c轴上则呈现了压应力向拉应力的转变。氧氩比对晶格常数的影响反应了a,b和c轴上晶粒生长的各向异性。Cu O薄膜为直接带隙半导体,其1.9 e V附近的光学吸收边随着氧氩比的增加而略微蓝移,吸收边的蓝移归结于晶粒的量子尺寸效应。     

可见光波段的一维光子晶体的理论设计

利用传输矩阵,计算了Si／KCl、Si／TiO2、TiO2／MgF2三种典型的具有λ／4波片堆结构的可见光波段的一维光子晶体的反射率,并且研究了折射率比、周期数和入射角对一维光子晶体特性的影响。结果表明,可见光波段的一维光子晶体的周期的增大会使禁带中心红移、绝对带宽和相对带宽扩展;相对带宽随着折射率比的增大而增大,但依靠提高折射率比来提高一维光子晶体的相对带宽有限。该研究结果对可见光波段的一维光子晶体的实用制备具有理论指导意义。     

PbS:Zn~(2+)纳米薄膜的化学水浴法制备研究

采用化学水浴法在抛光的p型Si(100)衬底上制备了本征Pb S及掺Zn的Pb S:Zn2+多晶纳米薄膜,采用X射线衍射谱、扫描电子显微镜、分光光度计和高阻仪着重研究了反应混合液中Zn2+的摩尔浓度(CZn)对薄膜微结构、近红外吸收特性及电学性质的影响。本征Pb S及Pb S:Zn2+薄膜均为多晶的立方结构且具有(200)择优取向;随着CZn的增大,(200)方向的平均晶粒尺寸(22~74 nm)基本上先减小后增大,表面颗粒的形状由起初的不规则趋于三角形和金字塔形。Pb S:Zn2+薄膜的吸收边随着CZn的增大先蓝移后红移,吸收边的蓝移归结于晶粒尺寸效应和(200)晶面上压应力的增大,而红移则归结于(200)晶面上晶粒尺寸的增大和压应力减小。随着CZn的增大,样品的电阻率先从1.31×105Ω·cm减小到1.0×102Ω·cm,然后再增大。这可能与纳米材料的量子局域效应和晶界处的微应变有关。     

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.     

掺铝氧化锌透明导电薄膜的表面织构研究

利用中频直流磁控反应溅射法在玻璃衬底上首先制备了掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜,然后利用5%的氯化铵(NH4Cl)溶液对制备的AZO薄膜进行表面织构。利用扫描电子显微镜(SEM)、四探针法和分光光度计分别测量并研究了织构前后薄膜的表面形貌、电学和光学特性。研究结果表明NH4Cl水溶液容易控制AZO的表面织构过程,并且可以获得较好的绒面。表面织构后,薄膜在可见光波段的平均反射率从12%降低到7.86%,而电阻率略有增大,该结果和表面织构结果一致。     

本征纳米硅薄膜的微结构表征

采用PECVD技术,在玻璃衬底上低温沉积了优质本征纳米硅薄膜,并利用Raman光谱对其微结构作了表征。研究结果表明,硅烷浓度、衬底温度Ts对表征纳米硅薄膜微结构的晶化率和平均晶粒尺寸参数影响很大。SiH4浓度越低,越有利于晶化,对应的晶化率拐点温度越低。平均晶粒尺寸、晶化率随衬底温度的升高具有相似的变化规律,谱中出现的拐点温度一致,暗示它们之间存在紧密的联系。从薄膜生长角度对该实验结果作了合理解释。