掺杂B(CH)3的P型a-SiC:H层及a-Si:H电池的P/I界面研究

研究了衬底温度、反应气体流量等工艺条件对掺杂B(CH3)3(TMB)的P型氢化非晶硅碳(a-SiC:H)窗口材料性能的影响,获得了电导率达到8.97×10-7 S/cm、光学带隙大于2.0 eV的P型a-SiC:H窗口材料.研究了单结电池P型a-SiC:H窗口层的CH4流量与P、I层制备温度三者间的匹配关系.结果表明,随着衬底温度的提高,需要更多的CH4流量以增大P型窗口层的带隙Eg和电池的短路电流密度Jsc;沉积系统中,P型窗口层的温度比本征吸收层高25～50 ℃时,电池性能较好.研究了3种类型的P/I缓冲层对单结电池性能的影响.大量实验表明,不掺B的C缓冲层适合于低温和小CH4流量情况使用;掺B的C缓冲层 不掺B的C缓冲层适合于高温和大CH4流量情况使用;采用不掺B的C缓冲层的电池光稳定性高于采用B、C渐变缓冲层的电池.研究还表明,采用新型TMB作为P型窗口层掺杂剂的电池比传统采用B2H6作为P型窗口层掺杂剂的电池转换效率提高约1.0%.     

PIN型非晶硅薄膜太阳电池仿真研究

运用AMPS软件,对TCO/p-a-SiC:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H/metal型非晶硅薄膜太阳电池进行了仿真研究,重点模拟和分析了电池性能参数随i层和n层厚度变化的规律.结果表明,为了获得电池转换效率和短路电流密度的最大值,n 层非晶硅薄膜应尽可能地减小厚度,而i层非晶硅薄膜厚度最好控制在500～700 nm范围内.     

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.     

nμc-Si:H/SiO_x/Ag隧道背面接触对a-Si:H太阳能电池性能的影响

本文研究了用 nμc-Si:H/SiO_x/Ag结构取代 nμc-Si:H/Ag结构对 a-Si:H pin型单结太阳能电池光伏参数的影响,观测到这种电池的填充因子和短路电流有所改善,文中对这些参数改善的机制作出了解释.     

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.     

a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H叠层结构太阳能电池性能的数值模拟

本文采用AMPS-1D(Analysis of Microelectronic and Photonic Structures)模拟软件在AM1.5G (100 mW/cm2) 的辐射及室温条件下模拟了a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H三叠层太阳能电池的各项性能。本文首先对三个子电池进行模拟,设定构成叠层电池的三个子电池的带隙分别为1.8、1.6和1.4 eV。计算结果表明：缺陷态是影响电池开路电压及填充因子的重要因素。在对三叠层太阳能电池的数值模拟过程中采用两步匹配法进行电流匹配,并对隧穿结进行优化设计。模拟结果表明：叠层电池的开路电压、填充因子和转换效率在优化隧穿结后都得到提高,且S型的J-V曲线消失。同时本文还对叠层太阳能电池的能带图和载流子复合图进行分析,并将本模拟结果与实验数据相比较,可以得出模拟结果与实验数据符合的较好。     

用光热偏转光谱技术测量a-Si:H/a-SiN_x:H多层膜的能隙态密度

用光热偏转光谱技术测量了不同a-Si:H层厚度的a-Si:H/a-SiN_x:H多层膜(超品格)材料的吸收光谱,求出多层膜材料的隙态密度及其随a-Si:H层厚度的变化,估算出界面态密度为～5×10~(11)cm~(-2)eV~(-1),最后估算了隙态密度的计算误差。     

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.     

NIP型非晶硅薄膜太阳能电池的研究

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(a-Si)NIP太阳能电池,其中电池的窗口层采用P型晶化硅薄膜,电池结构为Al/glass/SnO2/N(a-Si:H)/I(a-Si:H)/P(cryst-Si:H)/ITO/Al.为了使P型晶化硅薄膜能够在a-Si表面成功生长,电池制备过程中采用了H等离子体处理a-Si表面的方法.通过调节电池P层和N层厚度和H等离子体处理a-Si表面的时间,优化了太阳能电池的制备工艺.结果表明,使用H等离子体处理a-Si表面5 min,可以在a-Si表面获得高电导率的P型晶化硅薄膜,并且这种结构可以应用到电池上;当P型晶化硅层沉积时间12.5 min,N层沉积12 min,此种结构电池特性最好,效率达6.40%.通过调整P型晶化硅薄膜的结构特征,将能进一步改善电池的性能.     

a-SiOx:H/a-SiOy:H多层薄膜微结构的退火行为

采用PECVD技术在P型硅衬底上制备了a-SiOx:H/a-SiOy:H多层薄膜,利用AES和TEM技术研究了这种薄膜微结构的退火行为.结果表明:a-SiOx:H/a-SiOy:H多层薄膜经退火处理形成nc-Si/SiO2多层量子点复合膜,膜层具有清晰完整的结构界面.纳米硅嵌埋颗粒呈多晶结构,颗粒大小随退火温度升高而增大.在一定的实验条件下,样品在650℃下退火可形成尺寸大小合适的纳米硅颗粒.初步分析了这种多层复合膜形成的机理.     

P-nc-si:H薄膜材料及在微晶硅薄膜太阳电池上应用

对RF PECVD技术沉积p nc Si:H薄膜材料进行了研究。随着功率的增大材料的晶化率增大。B的掺杂可以提高材料的电导率,同时会抑制材料的晶化,在纳米Si薄膜材料中B的掺杂效率很高,少量的B即可获得高的电导率,而对材料晶化影响不大。用比较高沉积功率和少量B的方法获得了高电导率、宽光学带隙和高晶化率的P型纳米Si薄膜材料(σ=0.7S/cm,Eopt>2.0eV)。将这种材料应用于微晶硅(μc Si)薄膜太阳能电池中,电池结构为:glass/SnO2/ZnO/p nc Si:H/I μC Si:H/n Si:H。首次获得效率η=4.2%的μC Si薄膜太阳能电池(Voc=0.399V,Jsc=20.56mA/cm2,FF=51.6%)。     

陷阱分布模型对非晶Si太阳电池性能的影响

利用TCAD软件模拟分析了ITO/p-a-Si:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H结构的非晶硅太阳电池的J-V特性,研究了不同缺陷分布模型对太阳电池光电特性的影响。利用一种较精确的陷阱模型优化了太阳电池的结构参数,重点研究了本征层厚度对太阳电池光电特性的影响。模拟实验表明,氢化非晶硅(a-Si:H)PIN结构太阳电池本征层厚度存在一个最佳区间,在该区间电池总体性能较为理想,包括对应的光电转换效率达到峰值。得到的a-Si:H太阳电池填充因子可达到约0.8,最高光电转换效率可达到约13%。     

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...     

准周期a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格的HREM观察

一维准周期a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格已由辉光放电汽相淀积技术制成。本文首次报导了这种准周期多层调制结构的HREM观察结果。图1是这种新型超晶格的剖面透射电子显微像。图中较暗衬度的为a-SiN_x:H子层,而极明亮衬度的为a-Si:H子层,选择的结构单元为A和B,分明由(44Aa-SiN_x:H,66Aa-Si:H)和(44Aa-SiN_x:H,23Aa-si:H)组成,且A,B厚度比为L_A/L_B=T。图1表明两种材料的界面平直,界面两侧衬度变化显著。图2是a-SiN_x:H/a-Si:H界面的HREM像。它表明界面的平整度在原子量级,且界面的起伏少于5A。尤其有意义的是HREM像揭示了在a-Si:H子层中大量存着小块的有序区域,它们随机的分布在该子层中有序区中晶格条纹间距与Si(111)相对应。在有些地方,这些     

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。     

a-Si:H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中淀积a-Si:H薄膜结合原位等离子体氧化的技术,制备了一系列不同a-Si:H子层厚度的a-Si:H/SiO2多层膜.通过对其进行三步热处理:脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si:H/SiO2多层膜中a-Si:H层发生非晶态到晶态的相变,获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜.结合Raman谱,FTIR谱和TEM测试,对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究,分析了a-Si:H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变,讨论了a-Si:H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中,发光机制与微结构之间的相互联系.     

a-Si:H/SiO2多层膜晶化过程中的发光机理

采用在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中淀积a-Si:H薄膜结合原位等离子体氧化的技术,制备了一系列不同a-Si:H子层厚度的a-Si:H/SiO2多层膜.通过对其进行三步热处理:脱氢、快速热退火及准静态退火,使a-Si:H/SiO2多层膜中a-Si:H层发生非晶态到晶态的相变,获得尺寸可控的纳米硅nc-Si/SiO2多层膜.结合Raman谱,FTIR谱和TEM测试,对退火过程中多层膜的光致发光性质进行跟踪研究,分析了a-Si:H/SiO2多层膜在各个热处理阶段发光机理的演变,讨论了a-Si:H/SiO2多层膜晶化为nc-Si/SiO2多层膜过程中,发光机制与微结构之间的相互联系.     

本征层厚度对非晶硅叠层电池电流匹配的影响

采用PECVD技术制备a-Si:H/a-Si:H叠层双结非晶硅电池,研究了本征层厚度对叠层电池功率及短路电流的影响。通过调节顶电池和底电池本征层的沉积时间,得到不同厚度比例的本征层(di1:di2),经过实验对比发现I层总体厚度为650 nm,di1:di2=1:5时得到的电池组件短路电流(Isc)和最大功率(Pmax)都是最大值。此时叠层电池的电流得到了较好的匹配,实现了工艺参数的优化。     

纳米硅/晶体硅异质结太阳电池的优化设计

采用AFORS-HET软件对TCO/nc-SiC∶H（p）/nc-Si∶H（i）/c-Si（n）/nc-Si∶H（n＋）/Al异质结太阳电池进行了模拟,分别讨论了窗口层、本征层、界面态和背场对太阳电池性能参数的影响。模拟结果表明,厚度尽可能薄的p层能减少入射光及光生载流子在窗口层的损失,对应最佳的窗口层禁带宽度为1.95eV。本征层的引入主要是钝化异质结界面,降低界面态的影响,提高电池转换效率。合理的背场设计可提高电池的转换效率1.7个百分点左右,此时最佳的异质结太阳电池的性能参数为：开路电压Voc=696.1mV,短路电流密度Jsc=38.49mA/cm^2,填充因子FF=83.52%,转换效率η=22.38%。     

中间层掺杂对具有隧穿结构的非晶硅/微晶硅叠层电池的影响

为了提高非晶硅/微晶硅叠层电池的转换效率和稳定性,在隧穿结构中引入ZnO∶B中间层,研究了中间层掺杂情况对叠层电池短路电流密度、开路电压、填充因子、转换效率等性能的影响。实验结果表明:最佳的非晶硅/微晶硅叠层电池中间层为厚度较薄、掺杂浓度较高的ZnO∶B,有利于叠层电池整体性能的提高。最终,采用厚度为40 nm,B2H6流量为5 ml/min的ZnO∶B中间层,制备出了初始效率为12.2%、衰退率在8%以内的叠层电池。