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.     

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%。     

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。     

a-SiC/c-Si异质结太阳能电池设计分析

通过应用Scharfetter-Gummel解法数值求解Poisson方程,对热平衡态a-SiC/c-Si异质结太阳能电池进行计算机数值模拟,详细分析不同制备条件下a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的能带结构和电池中电场强度分布,指出采用更薄p+(a-SiC∶H)薄膜和在pn异质结嵌入i(a-Si∶H)缓冲薄层设计能有效增强光生载流子的传输与收集,从而提高a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的性能,而高强度光照射下模拟计算表明,a-SiC/c-Si异质结太阳能电池具有较高光稳定性.     

a-SiC/c-Si异质结太阳能电池设计分析

通过应用Scharfetter-Gummel解法数值求解Poisson方程,对热平衡态a-SiC/c-Si异质结太阳能电池进行计算机数值模拟,详细分析不同制备条件下a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的能带结构和电池中电场强度分布,指出采用更薄p+(a-SiC∶H)薄膜和在pn异质结嵌入i(a-Si∶H)缓冲薄层设计能有效增强光生载流子的传输与收集,从而提高a-SiC/c-Si异质结太阳能电池的性能,而高强度光照射下模拟计算表明,a-SiC/c-Si异质结太阳能电池具有较高光稳定性.     

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.     

基于c-Si(P)衬底的a-Si/c-Si异质结模拟研究

本文中研究了影响 a-Si/c-Si 异质结界面复合的主要因素： 表面固定电荷 ,缺陷态载流子俘获界面： ,以及界面缺陷态密度 。当缺陷能级 接近c-Si本征能级,且 满足时,缺陷态复合中心复合速度达到最大。AFORS-HET 软件模拟显示, a-Si/c-Si界面能带不连续显著影响电池Voc、界面缺陷态密度大于1*1010 cm-2.eV-1时,界面态密度的增加会严重降低电池Voc,但其对电池电流密度影响不大。对于c-Si (P)/a-Si (P ) 结构异质结,C-Si衬底的势垒 和a-Si材料内的势垒 对降低c-Si (P)/a-Si (P ) 结构的接触电阻和界面复合速度,表现各不相同。     

N-I-P 单结微晶硅太阳电池中N/I 与 I/P界面缓冲层的研究与优化

采用高压RF-PECVD技术制备了本征微晶硅薄膜和n-i-p结构微晶硅太阳电池。详细研究了n-i-p微晶硅太阳电池中n/i 和 i/p 缓冲层对太阳电池性能的影响。实验结果表明,提高n/i 界面晶化率以及在i/p 界面加入非晶缓冲层均有利于太阳电池性能的提高。通过优化界面缓冲层,微晶硅单结电池和非晶硅/微晶硅叠层电池的性能得到大幅度提高。     

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。     

(p)nc-Si∶H/(n)c-Si异质结变容二极管

采用等离子体增强化学气相沉积技术和电子束蒸发技术制备了一种新型的线性缓变异质结变容二极管——Au/Cr合金（电极）/multi-layer(p)nc-Si∶H/(n)c-Si/（电极）Au/Ge合金结构．I-V，C-V，C-f以及DLTS的测试结果表明：其电容变化系数远大于单晶硅线性缓变异质结的电容变化系数，正向导电机制符合隧穿辅助辐射复合模型，这是nc-Si∶H层中nc-Si晶粒的量子效应所致；反向电流主要由异质结中空间电荷区的产生电流决定，且反向漏电流小，反向击穿电压高，表现出较好的整流特性．