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.     

非晶硅的基本物理参数

<正>非晶硅(a-Si)的研究史,至少可以上溯20年.现在已经积累了关于这种材料性质的大量资料.但是,要凭现存这些资料,整理出一张完整和确切的a-Si物理参数表来却非常困难.因为,(1)a-Si是一种薄膜半导体材料,是采用辉光淀积(GD)、溅射(Sp)、蒸发)Ev)和化学汽相淀积(CVD)等方法制成的.但是,由不同的制备方法所生产的a-Si,其物理     

直流磁控溅射制备非晶硅薄膜的研究

非晶硅薄膜(a-Si)是目前重要的光敏材料,在很多领域得到广泛应用.直流磁控溅射具有工艺简单,沉积温度低等优点,是制备薄膜的一种重要技术.采用直流磁控溅射工艺在玻璃基板上沉积薄膜,并对样品进行了退火处理.研究了沉积速率与溅射功率的关系.结果表明薄膜的沉积速率与溅射功率近似有线性关系.利用X射线衍射(XRD)对薄膜进行了分析鉴定,结果表明溅射的薄膜是非晶硅薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)对非晶硅薄膜的表面形貌进行了观察和分析,与X射线衍射测试的结果一致.所以,利用直流磁控溅射工艺能在常温下能快速制备出良好的非晶硅薄膜.     

直流磁控溅射制备a-Si:H膜工艺及其在激光器腔面膜上的应用

利用直流(DC)磁控溅射方法制备氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜。研究了氢气流量、溅射源功率对膜的沉积速率、氢含量(CH)以及光学性能的影响。通过傅里叶变换红外(FTIR)吸收光谱计算氢含量,其最大原子数分数为11%。用椭偏仪测量了膜的折射率n和消光系数k,发现a-Si∶H薄膜的k值和n值都随CH的增加而减小。将优化的实验结果用于半导体激光器腔面高反镜的镀制,a-Si∶H薄膜在808 nm波长处的n和k分别为3.2和8×10-3,获得了良好的激光输出特性。     

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...     

C元素对N型a-Si:H薄膜微结构及电学特性的影响

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺,制备了P-C二元复合掺杂氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜,研究了C元素对N型a-Si:H薄膜暗电导率(σ)及电导激活能(Ea)的影响;利用激光拉曼光谱研究了C元素对薄膜微结构的影响,讨论了P-C二元复合掺杂a-Si:H薄膜电学性能与微结构之间的相互影响关系.结果表明:随着C掺杂量的增加,a-Si:H薄膜的短程有序度降低,中程有序度基本保持不变,缺陷逐渐减少;一定程度的C掺杂可使N型a-Si:H薄膜电导激活能降低而使薄膜的暗电导率升高,但过量的C掺杂使N型a-Si:H薄膜非晶网络结构有序度严重恶化,电导率出现明显下降趋势.

Abstract：

Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films doped with P and C were deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).The influence of carbon on the dark conductivity,activation energy and mirostructure of the P-doped a-Si:H films was investigated by means of electrical measurment and Raman spectroscopy,and the relationship between electrical properties and microstructure of the films was also analyzed.It is shown from Raman spectra that the degree of short-range order and the defects of the films decreae with the increase of carbon doping,while the degree of intermediate-range order remains unchanged.A small amount of carbon can reduce the activation energy and enhance the dark conductivity of the P-doped a-Si : H thin films.However,excessive carbon makes the structural order of the amouphous network get worse which leads to a decline of dark conductivity.     

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。     

非晶硅和微晶硅的生长机理与结构模型研究

我们利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对a-Si,a-Si∶H,a-Si∶Cl和μc-Si薄膜进行了观测。文中讨论了a-Si(或a-Si∶H,a-Si∶Cl)和μc-Si薄膜的生长机理;提出了可能的结构模型,即a-Si(或a-Si∶H,a-Si∶Cl)薄膜具有卵石状结构或柱状结构,μc-Si薄膜具有锥状结构。     

透明导电氧化物薄膜研究的新进展

透明导电氧化物(TCO)薄膜因其良好的光电性能,在光电器件上应用广泛,且已成为研究热点.p型TCO薄膜的出现开辟了透明导电氧化物研究的新领域,红外透明导电氧化物薄膜拓展了TCO薄膜的应用范围.该文综述了近几年p型TCO薄膜的研究进展,并简单介绍了新兴的红外透明导电氧化物薄膜的研究进展.     

n-i-p型非晶硅太阳电池中p/ITO界面特性研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,制备n-i-p型非晶硅(a-Si)太阳电池,采用反应热蒸发法制备ITO薄膜作为太阳电池的前电极。通过改变B2H6的掺杂浓度获得了不同晶化率的p层,详细研究了p层性能对p/ITO界面特性以及电池性能的影响。结果表明,在合适晶化率的p层上沉积ITO薄膜有利于优化p/ITO界面的接触特性,将其应用于n-i-p型a-Si太阳电池,能够显著改善电池的开路电压(Voc)和填充因子(FF),最终,在不锈钢(SS)衬底上获得了转换效率为6.57%的单结a-Si太阳电池。     

Ge诱导晶化多晶Si薄膜的制备及结构表征

采用测控溅射,通过Ge诱导晶化法在Si衬底上制备多晶Si薄膜.采用Raman光谱、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)及场发射扫描电镜(FESEM)等对所制备的薄膜进行表征.结果表明,当生长温度为800℃时,Ge有诱导非晶Si(a-Si)薄膜晶化的作用,所制备的多晶Si薄膜在(200)方向具有择优取向,且在此方...     

循环间歇溅射工艺对PLT薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射技术利用循环间歇溅射工艺,在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了镧钛酸铅(PLT)薄膜。通过原子力显微镜、X-射线衍射仪分析了循环间歇溅射工艺对薄膜形貌、结构和铁电性能的影响。实验结果表明,相比于连续溅射工艺,循环间歇溅射工艺的基片温度较低,且制得的PLT薄膜晶粒细小、均匀,结构致密。薄膜具有纯钙钛矿型结构,循环次数从1次增加到3次,其(100)和(200)峰衍射强度逐渐增强,结晶性提高,铁电性能逐渐增强,其饱和极化强度由28μC/cm2增大到53μC/cm2,剩余极化强度由5μC/cm2增大到12μC/cm2。循环4次溅射后,薄膜的结晶性和铁电性开始下降。     

直流磁控溅射制备非晶硅薄膜的研究

非晶硅薄膜（a-Si）是目前重要的光敏材料,在很多领域得到广泛应用。直流磁控溅射具有工艺简单．沉积温度低等优点,是制备薄膜的一种重要技术。采用直流磁控溅射工艺在玻璃基板上沉积薄膜,并对样品进行了退火处理。研究了沉积速率与溅射功率的关系。结果表明薄膜的沉积速率与溅射功率近似有线性关系。利用X射线衍射（XRD）对薄膜进行了分析鉴定,结果表明溅射的薄膜是非晶硅薄膜。利用扫描电子显微镜（SEM）对非晶硅薄膜的表面形貌进行了观察和分析,与X射线衍射测试的结果一致。所以．利用直流磁控溅射工艺能在常温下能快速制备出良好的非晶硅薄膜。     

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.     

掺杂与非掺杂ZnO薄膜的对比分析

TCO薄膜具有高电导率、高可见光区透射率等特点,ZnO薄膜在透明导电材料（TCO）领域如太阳能电池、半导体激光器（LD）、发光二极管（LED）等光电嚣件上得到了广泛应用。为制备高质量的TCO薄膜,我们选择合适的衬底材料和良好的制备技术及工艺。本文采用磁控溅射实验方法。在相同溅射条件下制备出了Al-N共掺ZnO薄膜和无掺杂ZnO薄膜,然后对这两种薄膜进行了AFM、XRD、Hau测试对比分析,确定了掺杂与非掺杂ZnO薄膜优缺点,实验结果表明掺杂为Al—N共掺ZnO薄膜的各项性能指标均优于未掺杂ZnO薄膜,为进一步研究ZnO薄膜在实际应用打下一定的基础。     

塑料基底a-Si∶H TFT制备技术

采用PECVD工艺,在300℃下在50μm厚的Kapton E高分子塑料片上制备了底栅结构a-Si∶H TFT阵列(20×20)。用傅里叶变换红外光谱仪表征了a-Si∶H薄膜的结构,用二探针法和四探针法分别表征了a-Si∶H薄膜和n+a-Si∶H薄膜的电导率。a-Si∶H薄膜中的H(原子数分数)约为15.6%,H主要以Si H和Si H2基团的形式存在,其电导率为8.2×10-7~8.8×10-6S/cm;n+a-Si∶H薄膜的电导率为3.8×10-3S/cm。所制备的TFT具有以下性能:Ioff≈1×10-14A,Ion≈1×10-9A,Ion/Ioff≈105,Vth≈5V,μ≈0.113cm2/(V.s),S≈2.5V/dec,满足TFT-LCD等平板显示器件的开关寻址电路要求。     

磁控溅射生长Cu/Si薄膜

用溅射方法在Si(111)上生长Cu/Si,Ti/Si,Cu/Ti/Si薄膜。用XRD,红外吸收光谱,台阶仪对薄膜进行分析和测量。结果表明:在150℃溅射生长出的Cu/Ti/Si薄膜的缓冲层为硅化物TiSi2(311);Cu薄膜的主要成分是晶粒大小为17nm的Cu(111);Cu/Ti/Si(111)平均厚度为462nm,粗糙度为薄膜厚度的3%。在以TiSi2薄膜为缓冲层的Si(111)衬底上生长出的Cu薄膜抗氧化性较强、薄膜均匀性和致密性较好。     

a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的空间电荷效应和稳定性分析

基于pin结构的a-Si∶H太阳能电池中的空间电荷效应,讨论了a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的稳定性.结果表明,在光照射下,光生空穴俘获造成了a-Si∶H中正空间电荷密度的增加,从而改变了电池内部的电场分布,提高了a-Si∶H薄膜中的电场强度.空间电荷效应不会给a-Si/poly-Si叠层结构中的a-Si∶H薄膜带来准中性区(低场"死层"),也没有发生a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的光诱导性能衰退,因而a-Si/poly-Si叠层结构太阳能电池具有较高的稳定性.     

透明导电氧化物薄膜的新进展

透明导电氧化物（TCO）薄膜In2O3:Sn和SnO2:F都已经发展成熟，分别大规模应用于平板显示器和建筑两大领域。最近几年，TCO薄膜的研究又进入了一次复兴时期，研究和开发出几类具有明显特色的新型TCO薄膜。ZnO基TCO薄膜有替代In2o3:Sn薄膜的趋势；多元TCO薄膜材料可以调整其性能来满足某些特殊应用的需求；具有高载流子迁移率的In2O3：Mo薄膜为进一步提高TCO薄膜的性能打开了一条新路；真正的p型TCO薄膜为制造透明电子元器件迈出了第一步。     

S枪磁控溅射淀积非晶硅光电导薄膜的制备工艺及特性研究

本文介绍用直流磁控S枪在H_2/Ar混合气体中反应溅射单晶硅靶淀积a-Si:H光电导薄膜的制备工艺。研究了用这种技术制备的a-Si:H薄膜的光学特性(透射率光谱、光学常数和光学带隙等)、晶相结构(用电子衍射图谱)、红外吸收光谱和光电导性能。并讨论了制备工艺条件与薄膜微结构和性能的关系。