硅基薄膜太阳电池的生产工艺及设备

介绍了国内外薄膜太阳电池工业化生产的现状,分析了瑞士欧瑞康（Oerlikon）太阳电池公司的硅基薄膜太阳电池模块生产工艺和设备,总结等离子增强化学气相沉积的物理化学过程。通过非晶硅／微晶硅叠层太阳电池的SEM图和Ｉ-Ｖ特性,揭示出叠层太阳电池实现高效、高稳定、低成本的原因;并归纳出硅基薄膜太阳电池性能的研究热点及提高转换效率的核心技术。     

大面积a—Si：H太阳能电池薄膜均匀性的研究

本文对３０５×９１５ｍｍ规格单结ａ－Ｓｉ：Ｈ太阳能电池进行切割分析，指出同块电池上下同区域的“子电池”的电性能差异以及ａ－Ｓｉ：Ｈ太阳能电池在制造过程中产生这种不均匀性的工艺设备因素，最后提出改进措施，以提高大面积ａ－Ｓｉ：Ｈ太阳能电池的成膜质量。     

硅基薄膜太阳电池(一)

概述了硅基薄膜太阳电池所涉及的关键材料及其结构、电学和光学特性,同时结合高效率电池发展的趋势,对多结硅基薄膜太阳电池的结构设计、子电池带隙选择和影响其效率的隧穿结和陷光等方面进行了深入阐述,拟为获得高效率的硅基薄膜多结电池提供一定的技术资料.     

硅基薄膜太阳电池（一）

概述了硅基薄膜太阳电池所涉及的关键材料及其结构、电学和光学特性,同时结合高效率电池发展的趋势,对多结硅基薄膜太阳电池的结构设计、子电池带隙选择和影响其效率的隧穿结和陷光等方面进行了深入阐述,拟为获得高效率的硅基薄膜多结电池提供一定的技术资料。     

硅基薄膜太阳电池技术的发展

本文综述了硅基薄膜太阳电池技术的发展历程。在分析光伏产品现状基础上指出硅基薄膜太阳电池当前面临的挑战主要是稳定效率较低,面临大幅降价的晶硅电池,其发电成本不具备优势,导致其市场份额不高。详细分析了影响硅基薄膜太阳电池效率的原因,阐述了提高硅基薄膜太阳电池稳定效率的主要技术途径是:发展新型高吸收系数宽带隙和窄带隙光伏材料、采用多结叠层电池结构和光管理设计。     

硅基薄膜叠层太阳能电池减反射膜的效果评估

减反射膜涂覆在硅基薄膜太阳能电池的前板玻璃表面,通过减少对太阳光的反射而提高光电转换效率;然而,减反射膜的热固化工艺会影响减反射膜的最终效果,而无法区分减反射作用和热固化过程对电池效率的影响。文章设计了一种简单有效的评估测试方法,即将未镀减反膜的玻璃和镀减反膜的玻璃分别与电池叠放,来测试电池的量子效率和电流-电压性能,排除热固化工艺对电池性能的影响,以了解减反射膜对电池的作用效果。     

硅基薄膜太阳电池（十）

单结硅基薄膜太阳电池的Ｖoc、Jsc。与带隙之间的实验结果如图48所示。由图中可知,晶体材料基本符合Green的半经验极限,据Kiess的理论数值有一个近乎平行的整体位移,而薄膜电池中多晶CdTe电池离Green极限有一定差距,而无定形非晶硅电池则差距较大,这与薄膜材料的结构、性能、制备工艺成熟程度明显相关。该数据对非晶硅电池的数据显得陈旧,目前Koc达到1V并非难事。     

一种高速生长硅基薄膜的低成本技术

本发明涉及生长硅基薄膜，尤其是在低温衬底上高速生长优质硅基薄膜的低成本技术，属于薄膜光伏电池与薄膜晶体管等光电子器件技术领域。本发明克服了常规生长硅基薄膜方法中或生长速率慢、或衬底温度高、或离子轰击严重等缺陷，整合了其优点。方案是，硅烷等反应气体先经过热丝加热，再输运到施加超高频功率信号电极之间，只需施加较小功率的甚高频信号，使硅烷易充分分解，通过化学气相反应沉积成膜，降低了离子轰击，改善薄膜质量。     

颗粒硅带多晶硅薄膜太阳电池的研制

以工业硅粉为原料制备出颗粒硅带（SSP），对颗粒硅带表面形态进行了分析。以SSP为衬底，采用快速热化学气相沉积（RTCVD）法生长多晶硅薄膜，并以此制作出效率为2．93％的颗粒硅带多晶硅薄膜太阳电池，这在国内属首先。并报道了对以SSP为衬底的多晶硅薄膜太阳电池的初步研究结果，同时讨论了该类电源的结构、工艺特点和改进措施。     

硅基薄膜太阳电池(九)

三单结硅基薄膜太阳电池的结构和工作原理1硅基薄膜太阳电池结构在常规的单晶和多晶太阳电池中,通常用p-n结结构。但对于硅基薄膜电池,所用的材料通常是非晶和微晶材料,由于非晶硅内存在大量尾态和悬挂键等缺陷态,载流子的迁移率很低,扩散系数也很低。如果采用通常的p-n结的电池结构,光生载流子在n型和p型中性掺杂区的扩散运动非常小,将直接影响短路电流。此外,由于非晶硅p-n结耗尽层内也存在着大量的缺陷态,会导致势垒区内光生载流子的大量复合。为此,硅基薄膜电池     

绒面ZnO:Al(ZAO)透明导电薄膜的制备

利用中频交流磁控溅射方法，采用氧化锌铝(98wt％ZnO 2wt％A12O3)陶瓷靶材制备了绒面ZAO(ZnO：Al)薄膜，考察了所制备的绒面ZAO薄膜与绒面SnO2：F薄膜在绒度、粗糙度、表面形貌以及电学性质的差异，利用原子力显徽镜对薄膜表面形貌进行了分析并计算出薄膜表面粗糙度，利用紫外可见分光光度计和电阻测试仪测量了薄膜的光学、电学特性。结果表明：所制备的绒面ZAO薄膜具有与绒面SnO2：F薄膜相比拟的各种性能，在非晶硅太阳电池中具有潜在的应用前景。     

CIGS电池缓冲层CdS的制备工艺及物理性能

在含有醋酸镉、醋酸氨、硫脲和氨水的水溶液中,化学沉积CdS半导体薄膜,薄膜的厚度与搅拌强度有很大关系,表明薄膜的生长速度是由OH-和SC(NH2)2的扩散传质为控制步骤。CdS薄膜的电阻率在104~105Ω.cm之间。CdS薄膜的晶格在乙酸胺浓度较小时,为六方晶和立方晶混合结构;乙酸胺浓度较大时,为立方晶结构。利用六方晶与立方晶混合的CdS制备的CIGS太阳电池,光电转换效率最大可达12.1%,3.5×3.6cm2小面积组件为6.6%。立方相CdS制备的最佳电池效率达到12.17%。两种晶相结构的CdS薄膜对CIGS太阳电池的性能影响没有明显的差别。     

溶胶凝胶法制备SnO2:Sb膜的光学电学性能

以金属无机盐SnCl2 ·2H2 O和SbCl3 为原料 ,用溶胶凝胶浸渍法制备掺锑SnO2 透明导电薄膜 ,并对其电学参数(如方块电阻、霍尔迁移率、载流子浓度和类型 )和光学参数 (如透射反射率、光学能隙 )进行测试分析。XPS分析确定薄膜中掺杂锑离子主要以Sb5+ 形式存在。薄膜的方块电阻最低可达 85Ω/□ ,霍尔迁移率在 2 .5～ 3.6cm2 V-1s-1,膜厚约1μm时可见光透射率约为 85 % ,反射率低于 15 %。     

低温沉积氧化锌薄膜电学特性

利用金属有机物化学气相沉积系统在玻璃衬底上沉积氧化锌薄膜,在约160℃的低温生长条件下,通过改变n型掺杂气体硼烷的流量来调制薄膜电阻率和光学透过率.基于Hall效应测试分析,研究了掺杂剂硼烷流速对氧化锌薄膜电阻率,载流子浓度,Hall迁移率以及光学透过率的影响,此外还研究了薄膜电学特征参量随薄膜厚度的变化规律.经过一系列优化实验,在玻璃衬底上能够获得低温生长的氧化锌薄膜电阻率约2×10~(-3)Ω·cm,光学透过率的截止波长发生蓝移,从380nm延伸到近340nm.     

RTCVD沉积轻掺和不掺硼多晶硅薄膜结构和电学性能的研究

利用快速加热化学气相沉积(RTCVD)系统在高纯石英衬底上分别制备了轻掺和不掺硼的多晶硅薄膜,并利用XRD、SEM高阻Hall测量和光电导谱测量技术研究了它们的结构和电学性能.结果表明,1150℃在石英衬底上生长的本征多晶硅薄膜具有[111]择优生长取向,而轻掺硼的多晶硅薄膜则同时具有[311]和[200]两个晶向上的择优取向.通过轻微掺入硼,多晶硅薄膜晶粒尺寸分布的均匀性得到了很大改善.高阻Hall测量表明轻掺硼的多晶硅薄膜具有更高的Hall迁移率因而具有更好的电学性能.光电导谱则量结果表明所制备的多晶硅薄膜的光学带隙与晶体硅的非常接近,在1.1eV.     

LARGE CRYSTALLINE GRAIN CdTe THIN FILMS FOR PHOTOVOLTAIC APPLICATION

A simple new method suitable to grow large crystalline grain CdTe thin films on glass substrates has been developed. CdTe films which exhibit a grain size larger than 20 µm have been obtained. The films are p-type with a resistivity of about 100 Ωcm. Backwall CdTe/CdS thin film solar cells with an efficiency above 9% have been prepared.     

化学沉积法制备CdS薄膜及性质研究

利用化学沉积(CBD)的方法制备立方相的CdS薄膜。实验表明，在无搅拌、柠檬酸钠作为络合剂的条件下，在溶液的配方为0．02mol/L的CdCl2、0．02mol/L的柠檬酸钠、0．05mol/L的CS(NH2)2的体系中，当pH值为11．5，溶液温度为80℃时，在ITO玻璃上沉积得到CdS薄膜的前驱体，再把所得的前驱体在350℃，N2保护下热处理两个小时经x射线衍射(xRD)和扫描电镜分析，表面薄膜是结晶良好、立方相、表面均匀光滑的CdS薄膜。随着热处理温度的提高，CdS薄膜的晶化程度有很大的提高，晶粒有明显的长大，其光学性能也有很大的改善。     

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。     

用几何靶溅射方法制备AlSb多晶薄膜

采用Al-Sb几何靶用直流磁控溅射方法沉积了AlSb薄膜(衬底温度为30%和200℃),然后在N_2气氛下,300～540℃,对沉积的薄膜进行退火.用X射线衍射分析了AlSb薄膜的结构,用X射线荧光光谱法测定了Al和Sb的原子比,用原子力显微镜观察了表面形貌.结果表明:几何靶可以很好地控制薄膜中Al和Sb原子的比例.制备的ALSb薄膜经过退火之后形成了面心立方结构的AlSb半导体化合物,平均晶粒大小约28rm.较高的退火温度有利于AlSb薄膜的晶粒生长.     

超声电沉积-硒化制备CuInSe_2薄膜

采用超声电沉积法在钼基底上制备了Cu-In合金预制膜,随后在硒蒸汽进行硒化处理,得到了CuInSe2(CIS)薄膜.分别用SEM、EDS和XRD分析了合金预制膜和CuIrISe2薄膜的表面形貌、成分及相组成.结果表明:超声电沉积可以得到晶粒细小、均匀致密的Cu-In合金薄膜,并且可以利用电流密度控制预制膜中的Cu/In比率;随着Cu含量的增加,CIS薄膜的结晶性变好;富铜的CIS薄膜中除了CuInSe2以外还有CuSe相,CuSe的含量随铜含量的增加而增加.