嵌入a-Si:H薄层的μc-Si/c-Si pn异质结太阳能电池热平衡态特性的数值模拟分析

应用计算机数值模拟方法计算p+(μc-Si:H)/n(c-Si)及p+(μc-Si:H)/i(a-Si:H)/n(c-Si)异质结太阳能电池中的电场强度分布,说明μc-Si/c-Si异质结电池制造中μc-Si:H膜厚选择,进而对嵌入a-Si:H薄层的μc-Si/c-Si异质结太阳能电池设计进行分析,包括a-Si:H薄层p型掺杂效应及本底单晶硅的电阻率选择,最后讨论μc-Si/c-Si异质结太阳能电池稳定性.     

p-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-μc-Si 太阳能电池效率的理论研究

用软件AMPS研究了一种新型结构的太阳能电池,通过研究界面复合速率,p型层厚度,本征层厚度,n型层厚度和掺杂浓度的变化对转换效率的影响。结果表明：用a-SiC:H 作为 p-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-μc-Si电池的窗口层在理论上可行,并且性能更优。这一结果为非晶硅电池效率的提高提供了新思路。     

透明导电氧化膜的功函数对 μc-Si:H(n)/c-Si(p)异质结太阳能电池性能影响的数值模拟

用AFORS-HET软件分析了透明导电氧化膜(Transparent Conductive Oxide,TCO)的功函数对μc-Si∶H(n)/c-Si(p)异质结太阳能电池性能的影响.模拟结果表明,透明导电氧化膜的功函数会强烈影响太阳能电池的性能如Voc和FF.当透明导电氧化膜的功函数在TCO/μc-Si∶H(n)界面小于4.4 eV、μc-Si∶H(n)发射层的厚度为6 nm,透明导电氧化膜的功函数在μc-Si∶H(p+)/TCO界面大于5.2 eV且透明导电氧化膜为ZnO时,模拟的具有纹理结构的TCO/μc-Si∶H(n)/a-Si∶H(i)/c-Si(p)/a-Si∶H(i)/μc-Si∶H (p+)/TCO太阳能电池的转换效率达到了23.78％(Voc:758.6 mV,Jsc:40.94mA/cm2,FF:76.58％).这表明μc-Si∶H(n)/c-Si(p)异质结太阳能电池的性能与透明导电氧化膜的功函数紧密相关,通过透明导电氧化膜的功函数可以提高太阳能电池的效率.     

a-Si/μc-Si叠层电池中间层材料SiO_x:H制备研究

为提高a-Si/μc-Si叠层太阳电池的效率,采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,制备了系列n型掺磷硅氧(SiOx:H)薄膜作为中间层,研究了CO2/Si H4气体流量比、沉积功率和PH3掺杂浓度等工艺参数对材料光电特性的影响,获得了折射率、电导率和禁带宽度能够在较大范围内调控的SiOx:H薄膜。     

a-SiC/c-Si异质结太阳能电池中a-SiC:H薄膜的设计分析

通过应用Scharfetter-Gummel解法数值求解Poisson方程,对热平衡p (a-SiC:H）/n(c-Si）异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析。给出了p (a-SiC:H）膜厚及其p型掺杂浓度设计,还讨论了p (a-SiC:H)/n(c-Si）异质结太阳能电池稳定性。     

a-Si_(1-x)C_x:H/pn~(-in)结构的蓝白色电致发光

本文介绍了一种新的p~+μc-Si:H/pn~-in a-Si_(1-x)C_x:H/n~+μc-Si:H多层结构电注入发光器件.首次在室温下用肉眼直接观察到了蓝白色的电注入发光(EL).EL光谱的分布和峰值位置可以通过改变n~-ia-Si_(1-x)C_x:H层的碳原子含量来调整.EL总强度与正向注入电流之间遵从幂函数规律:L∝I~n;电流电压特性具有空间电荷限制电流关系:I∝V~p. 在室温下测得:n～1.5,P>2.当正向注入电流等于50mA时,器件的发光亮度接近1fL.     

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.     

高效率n-nc-Si:H/p-c-Si异质结太阳能电池

采用热丝化学气相沉积技术(HWCVD),系统地研究了纳米晶硅层(尤其是本征缓冲层)的晶化度以及晶体硅表面氢处理时间对nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池性能的影响,通过C-V和C-F测试分析了不同氢处理时间和本征缓冲层氢稀释度对nc-Si∶H/c-Si界面缺陷态的影响,运用高分辨透射电镜观察了不同的本征缓冲层晶化度的nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池的界面,优化工艺参数,在p型CZ晶体硅衬底上制备出转换效率为17.27%的n-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/p-c-Si异质结电池.     

μc-Si:H/a-Si:H多层膜的制备及性质

我们通过切换耦合电极的方法制备了μc-si:H/a-Si:H多层膜.这种多层膜的电导率呈各向异性,暗电导温度关系曲线可近似地看成由两条直线组成.随着 μc-Si:H亚层厚度的减小,喇曼谱中晶态峰降低,暗电导温度曲线的弯折点移向高温段.我们用纯电阻模型和单量子阱模型进行了讨论.     

PET塑料衬底非晶/微晶硅叠层太阳电池研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,在125℃的低温条件下,沉积了一系列不同厚度的本征微晶硅(μc-Si)薄膜。对材料的光电特性和结构特性的测试结果表明,低温条件下制备的μc-Si薄膜具有较厚的非晶孵化层,并且纵向结构演变较为明显。采用梯度H稀释技术,在沉积过程中不断降低H稀释度,改善了μc-Si薄膜的纵向均匀性。将此技术应用于非晶硅(a-Si)/μc-Si叠层电池的μc-Si底电池,在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料衬底上制备出初始效率达到6.0%的a-Si/μc-Si叠层电池。     

高效硅基异质结太阳能电池的模拟

a-Si:H/c-Si异质结太阳能电池的基本参数,如层厚度、掺杂浓度、a-Si:H/c-Si界面缺陷、功函数等是影响载流子传输特性和电池效率的关键因素。在本文中,利用AFORS-HET程序,研究了这些参数与a-Si:H/c-Si电池的性能的关联性。最后,具有TCO/n-a-Si:H/i-a-Si:H/p-c-Si/p -a-Si:H/Ag结构的太阳能电池的最优化性能被获得,其光电转换效率为27.07%（VOC: 749 mV, JSC: 42.86 mA/cm2, FF: 84.33%）。深入地了解异质结电池的输运特性,对进一步提高电池的效率有很大的帮助,同时对实际太阳能电池的制造也能提供有益的指导。     

高效率n-nc-Si∶H/p-c-Si异质结太阳能电池

采用热丝化学气相沉积技术(HWCVD),系统地研究了纳米晶硅层(尤其是本征缓冲层)的晶化度以及晶体硅表面氢处理时间对nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池性能的影响,通过C-V和C-F测试分析了不同氢处理时间和本征缓冲层氢稀释度对nc-Si∶H/c-Si界面缺陷态的影响,运用高分辨透射电镜观察了不同的本征缓冲层晶化度的nc-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池的界面,优化工艺参数,在p型CZ晶体硅衬底上制备出转换效率为17.27%的n-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/p-c-Si异质结电池.     

等离子体过程不稳定性和氢处理对HIT电池界面特性影响的研究

采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备薄膜硅/晶体硅异质结,通过测量沉积了本征非晶硅（a-Si:H(i)）后晶体硅（c-Si）的少子寿命以及结构为Ag/a-Si:H(p)/a-Si:H(i)/c-Si(n) /Ag 异质结的暗I-V特性,研究了等离子体初期瞬态过程和氢预处理对异质结界面性质的影响。结果表明：使用挡板且当挡板时间（tS）大于100秒时,可以有效地减少等离子体初期瞬态过程对界面性质的负面影响;与热丝化学气相沉积中氢原子处理有利于界面钝化不同,PECVD中的氢等离子体处理,由于氢原子的轰击特性,对钝化可能存在一定的不利影响;最优氢预处理时间为60秒。     

Optimization of n/i and i/p buffer layers in n-i-p hydrogenated microcrystalline silicon solar cells

Hydrogenated microcrystalline silicon （μc-Si：H） intrinsic films and solar cells with n-i-p configuration were prepared by plasma enhanced chemical vapor deposition （PECVD）. The influence of n/i and i/p buffer layers on the μc-Si：H cell performance was studied in detail. The experimental results demonstrated that the efficiency is much improved when there is a higher crystallinity at n/i interface and an optimized a-Si：H buffer layer at i/p interface. By combining the above methods, the performance of μc-Si：H single-junction and a-Si：H/μc-Si：H tandem solar cells has been significantly improved.     

Development of aluminum-doped ZnO films for a-Si:H/μc-Si:H solar cell applications

This study deals with the optimization of direct current(DC) sputtered aluminum-doped zinc oxide (AZO) thin films and their incorporation into a-Si:H/μc-Si:H tandem junction thin film solar cells aiming for high conversion efficiency.Electrical and optical properties of AZO films,i.e.mobility,carrier density,resistivity, and transmittance,were comprehensively characterized and analyzed by varying sputtering deposition conditions, including chamber pressure,substrate temperature,and sputtering power.The correlations between sputtering processes and AZO thin film properties were first investigated.Then,the AZO films were textured by diluted hydrochloric acid wet etching.Through optimization of deposition and texturing processes,AZO films yield excellent electrical and optical properties with a high transmittance above 81%over the 380-1100 nm wavelength range,lowsheet resistance of 11Ω/□and high haze ratio of 41.3%.In preliminary experiments,the AZO films were applied to a-Si:H/μc-Si:H tandem thin film solar cells as front contact electrodes,resulting in an initial conversion efficiency of 12.5%with good current matching between subcells.     

异质结硅太阳能电池a—Si：H薄膜的研究

通过应用Scharfetter-Gummel数值求解Poisson方程，对热平衡态P^ （a-Si:H)/n(c-Si)异质结太阳能电池进行计算机数值模拟分析。结果指出，采用更薄P^ (a-Si：H）薄膜设计能有效增强光生载流子的传输与收集，从而提高a-Si/c-Si异质结太阳能电池的性能。同时，还讨论了P^ (a-Si:h)薄膜中P型掺杂浓度对光生载流了传输与收集的影响。高强茺光照射下模拟，计算表明，a-Si/c-Si异质结结构太阳能电池具有较高光稳定性。     

P型硅衬底异质结太阳电池的优化设计

采用Afors-het软件模拟分析了结构为TCO/a-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(p+)/Ag的p型硅衬底异质结太阳电池的性能,研究了各层厚度、带隙、掺杂浓度以及界面态密度等结构参数和物理参数对电池性能的影响。通过模拟优化,结合理论分析和实际工艺,得到合适的各结构参数取值。采用厚度薄且掺杂高的窗口层,嵌入本征层以钝化异质结界面缺陷,合理利用背场对于少子的背反作用,获得了较佳的太阳电池综合性能:开路电压Voc为678.9mV、短路电流密度Jsc为38.33mA/cm2、填充因子FF为84.05%、转换效率η为21.87%。     

RF-PECVD高速沉积优质过渡区微晶硅薄膜

利用13.56MHz射频等离子体增强化学气相沉积技术高速沉积非晶/微晶过渡区的微晶硅(μc-Si:H)薄膜.研究了沉积压力、射频功率、电极间距、氢稀释度等参数对沉积速率、电学性质等的影响.选择优化的沉积参数,在非晶到微晶的过渡区得到了沉积速率为0.3～0.4nm/s的μc-Si:H薄膜.薄膜的暗电导在10-7S/cm量级,光暗电导比近2个量级,电导激活能在0.52eV左右,薄膜结构致密,达到了器件级质量.     

RF-PECVD高速沉积优质过渡区微晶硅薄膜

利用13.56MHz射频等离子体增强化学气相沉积技术高速沉积非晶/微晶过渡区的微晶硅(μc-Si:H)薄膜.研究了沉积压力、射频功率、电极间距、氢稀释度等参数对沉积速率、电学性质等的影响.选择优化的沉积参数,在非晶到微晶的过渡区得到了沉积速率为0.3～0.4nm/s的μc-Si:H薄膜.薄膜的暗电导在10-7S/cm量级,光暗电导比近2个量级,电导激活能在0.52eV左右,薄膜结构致密,达到了器件级质量.     

引入微晶硅底电池的PIN型三结Si基薄膜太阳电池的制备

为充分利用太阳光谱能量,在玻璃衬底的PIN型a-Si/a-SiGe电池中直接引入了微晶硅(μc-Si:H)底电池.从透明导电氧化物(TCO)衬底的光透过率估算了PIN型a-Si:H/a-SiGe:H/μc-Si:H三结电池实现高转化效率的可行性.通过调整μc-Si:H底电池厚度考察三结电池的性能变化,结果发现,受中间电...