微晶硅薄膜的光稳定性与微结构的关系

利用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,通过改变功率密度和沉积压强制备了三系列微晶硅薄膜。采用拉曼光谱、XRD与电导率分析技术,研究在光照条件下微晶硅薄膜的光学特性,光电导衰退与晶化率、沉积速率、晶粒尺寸间的关系。研究发现:随着晶化率的增加,微晶硅薄膜的光电导衰退率逐渐减小;随着沉积气压的增加,相同晶化率的薄膜的光稳定性降低。在光照50h后,薄膜的光电导衰退基本达到饱和。     

柔性衬底微晶硅薄膜太阳电池研究

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了系列本征微晶硅薄膜材料和nip单结微晶硅太阳电池,研究了硅烷浓度、衬底温度和辉光功率等沉积参数与薄膜材料性能、薄膜电池性能三者之间的关系.拉曼光谱和器件测试结果表明:随硅烷浓度的增加,本征层晶化率逐渐减小,直至转变为非晶硅;沉积温度高于200℃时,电池性能严重恶化;随等离子辉光功率增加,材料晶化率保持不变,而电池开路电压逐渐增大,短波光谱响应逐渐增强.在此基础上,优化了单结微晶硅电池沉积参数,得到效率为6.48％ (AM0,25℃)的单结微晶硅薄膜太阳电池;并将其应用到非晶硅／微晶硅叠层电池中,在不锈钢柔性衬底上得到效率为9.28％( AM0,25℃)的叠层电池.     

H2稀释在PECVD法制备微晶硅薄膜中的影响

利用等离子增强化学气相沉积（PECVD）技术，研究了H稀释度D=H2／（H2＋Sill。）对在玻璃和不锈钢衬底上低温制备微晶硅薄膜的晶化率、晶粒尺寸、薄膜质量等的影响。结果表明，随着硅烷浓度的降低，样品的晶化率、晶粒尺寸有所改变。当D=99％时，晶粒突然变大，晶化率显著提高。因此，我们认为此时的硅薄膜由非晶硅转化为微晶硅。     

非晶孵化层对高速生长微晶硅电池性能的影响

采用高压高功率的甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,以不同的反应气体总流量制备出沉积速率大于1nm/s、次带吸收系数(α0.8eV)小于2.5cm-1且具有相同晶化率的本征微晶硅薄膜,然而将其应用在微晶硅电池中时,电池性能却有明显差异.通过对微晶硅电池的光、暗态J-V,量子效率(QE)和微区拉曼(Raman)测试发现,微晶硅薄膜中非晶孵化层厚度的不同是引起电池性能差异的主要原因.反应气体总流量较低时沉积的微晶硅薄膜具有较厚的非晶孵化层,阻碍了载流子的输运,使电池的长波光谱响应下降,从而降低了电池的短路电流密度与填充因子;而增加总气体流量,有效减小了微晶硅薄膜中的非晶孵化层的厚度,从而使电池性能得到改善.最后在总气体流量为500sccm时,制备得到沉积速率为1nm/s,效率为7.3%的单结微晶硅太阳电池.     

晶硅异质结太阳电池nc-Si:H/nc-SiOx:H叠层窗口层研究

该研究制备高电导、高透明的磷掺杂氢化纳米晶硅氧(nc-Si O_x:H)薄膜,应用于晶硅异质结(SHJ)太阳电池的窗口层以替代传统的氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜。与以a-Si:H薄膜为窗口层的电池相比,短路电流密度提高0.5 m A/cm²,达到38.5 m A/cm²,填充因子为82.7%,光电转换效率为23.5%。实验发现,在nc-Si O_x:H薄膜沉积前对本征非晶硅层表面进行处理,沉积1 nm纳米晶硅(nc-Si:H)种子层,可改善nc-Si O_x:H薄膜的晶化率,降低薄膜中的非晶相含量。与单层nc-Si O_x:H窗口层的电池相比,nc-Si:H/nc-Si O_x:H叠层结构提高电池填充因子,达到83.4%,光电转换效率增加了0.3%,达到23.8%。     

衬底及其温度对铝诱导非晶硅薄膜晶化的影响

利用磁控溅射镀膜技术,采用不同温度在玻璃、单晶硅衬底上溅射α-Si/Al膜,并在N_2气氛中进行快速光热退火;利用X射线衍射(XRD)仪和拉曼散射光谱仪对薄膜样品进行表征分析。结果表明:单晶硅衬底有利于α-Si/Al膜的晶化;衬底温度从室温到200℃之间逐渐升高,薄膜的晶粒尺寸及晶化率增加;随着温度进一步升高,薄膜的晶粒尺寸及晶化率又降低。单晶硅衬底上200℃时α-Si/Al膜可直接晶化。通过计算,得出衬底参数对薄膜的晶相比、晶粒尺寸、带隙及界面体积分数的调制关系。     

高效薄膜硅/晶体硅异质结电池的研究

一引言用薄膜工艺在晶体硅衬底上制备非晶、纳米晶薄膜,可获得异质结电池,该类电池有以下优点:(1)材料消耗少;晶硅片厚度≤200μm,通常晶硅电池厚度为350μm;     

等离子体引入热丝CVD对沉积过程的影响

将等离子体引入热丝化学气相沉积(HWCVD)过程,并采用该技术制备了多晶硅和微晶硅薄膜,通过Raman散射、红外吸收谱等手段研究了薄膜结构性质,讨论了等离子体引入热丝CVD对沉积过程的影响.结果表明,与单纯的HWCVD技术相比,等离子体的加入在一定条件下有助于薄膜晶化、增加薄膜致密度、提高薄膜均匀性并阻止硅化物在高温热丝表面的形成.     

P型微晶硅碳的性能研究及其在柔性衬底太阳电池中的应用

采用RF-PECVD技术,将甲烷(CH4)作为碳的掺杂源沉积P型微晶硅碳薄膜材料,主要讨论P型微晶硅碳材料的结构和性能随CH4掺杂量的变化。采用X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱仪和傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)对薄膜的结构进行表征。随CH4掺杂量的增加,材料的暗态电导率σd减小,薄膜的晶化程度降低。通过调整CH4的掺杂量得到暗态电导率σd为0.15S/cm和光学带隙Eg大于2.0eV的P型微晶硅碳材料。将其应用到PEN柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池上,得到电池效率为5.87%。     

微晶硅材料和电池特性的相关研究

主要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材料和电池。通过对材料电学特性、结构特性和电池间性能关系的研究,获得了高效率微晶硅薄膜太阳电池所对应材料的基本特性:暗电导在10~(-8)s/cm量级上,光敏性大于1000,晶化率约50%。进行了制备电池的开路电压和表观带隙之间关系的研究。     

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。     

VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池初步研究

研究了用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)方法制备的不同沉积气压下的微晶硅薄膜样品。随着沉积气压的逐渐增大,样品的沉积速率也逐渐增大;样品的光敏性和激活能测试结果表明：随气压的变化两者发生了规律性一致的变化;傅立叶变换红外(FTIR)测试表明制备的样品中含有一定量的氧,使得样品呈现弱n型;室温微区喇曼光谱测试分析得到样品的微晶化特征与IR的分析是一致的,用高斯函数对喇曼谱解谱分析定量得出了晶化程度;分析了H处理p／I界面对电池性能的影响;首次在国内用VHF-PECVD制备出效率达4．24％的微晶硅电池。     

替代型非晶硅薄膜标准太阳电池的研制

通过在单晶硅标准太阳电池上安装合适的滤光片作为替代型非晶硅薄膜标准太阳电池,减小非晶硅薄膜标准太阳电池与非晶硅薄膜太阳电池的光谱响应失配引起的测量误差。实验证明,替代型非晶硅薄膜标准太阳电池的相对光谱响应曲线与非晶硅薄膜太阳电池基本一致。     

热丝化学气相沉积n型nc-Si:H薄膜及nc-Si:H/c-Si异质结太阳电池

采用热丝化学气相沉积(HWCVD)技术制备n型纳米晶硅(nc-Si∶H)薄膜,系统地研究了沉积参数,特别是掺杂浓度对薄膜微结构、电学性质和缺陷态的影响,获得了器件质量的n型nc-Si∶H薄膜。制备了nc-Si∶H/c-Si HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer)结构太阳电池,研究了异质结结构参数对电池性能的影响,初步得到电池性能参数如下:Voc=483mV、Jsc=29.5mA/cm2、FF=70%、η=10.2%。     

染料敏化太阳电池中TiO_2薄膜微结构相关动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备尺寸大小20nm和300nm的两种TiO2颗粒,二者以不同比例掺杂制备纳米多孔薄膜并应用于染料敏化太阳电池(DSC)中。采用强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)技术研究薄膜微结构变化对电子传输动力学过程的影响,进而分析大颗粒掺杂对电池性能影响的内在原因。结果表明,TiO2大颗粒作为光散射中心使光程增加可有效增大光强,但掺杂比例与染料吸附量存在竞争进而影响光吸收,研究表明:掺杂20wt%大颗粒纳米薄膜制备的DSC具有最佳性能,相比未掺杂的DSC,掺杂20wt%大颗粒的DSC短路电流Jsc从10.99mA/cm2增加到12.04mA/cm2,光电转换效率η增大8.2%。随TiO2大颗粒掺杂比例增大,电子传输时间τd减小。     

非晶硅薄膜太阳电池的研究进展及发展方向

介绍了非晶硅薄膜太阳电池的最新研究进展,微纳光学结构和金属表面等离子体特性引入到非晶硅薄膜太阳电池可大大降低薄膜厚度和提高光电转换效率。叠层串联的非晶硅太阳电池及非晶硅和多晶硅、单晶硅组成的异质结结构可增加宽带太阳光谱吸收范围,提高光电转换效率,是非晶硅薄膜电池的发展方向。     

粉煤流化床(PC-FBC)中氧化二氮的排放特性

在一台热输入为0.3MW的热态试验装置上,首次对粉煤流化床燃烧技术的氧化二氮(N_2O)排放特性进行了试验研究。本文利用试验数据,结合流化床燃烧中N_2O生成与分解的有关机理,系统地讨论了床内温度T_b(℃)、二次风份额R_2(％)、烟气氧浓度O_2(％)等因素对粉煤流化床(PC-FBC)N_2O排放的影响规律,为有效控制PC-FBC的N_2O排放提供了理论基础。     

薄膜非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF—PECVD)技术制备非晶硅顶电池，采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF—PECVD)技术制备微晶硅底电池，初步优化研究了薄膜非晶硅／微晶硅叠层太阳电池顶电池与底电池的本征吸收层厚度匹配与电池电流匹配，以及氧化锌／金属复合背反射电极对电池的作用。研制出了面积为1．0cm^2效率达9．83％的薄膜非晶硅／微晶硅叠层太阳电池。     

纳米硅薄膜及纳米硅薄膜太阳电池

综述了纳米硅薄膜及纳米硅薄膜太阳电池的制备方法、结构特性、光电特性等，显示出其有重要的应用前景。迄今为止，最好的纳米晶硅薄膜太阳电池的光电转换效率已达8．7％。     

三元混合纳米流体传热性能和经济性分析

采用两步法制备体积分数为1％的Al2O3-TiO2-Cu/水三元混合纳米流体,粒子混合体积比φ(Al2O3)∶φ(TiO2)∶φ(Cu)分别为40∶40∶20、30∶30∶40、25∶25∶50,研究粒子混合比对纳米流体的稳定性、传热能力与经济性的影响.实验结果表明,A12O3-TiO2-Cu/水三元混合纳米流体为非牛...