p型微晶硅薄膜的沉积及其在微晶硅薄膜太阳电池中的应用

采用等离子体化学气相沉积（PECVD）方法制备了硼掺杂微晶硅薄膜和微晶硅薄膜太阳电池.研究了乙硼烷含量、p型膜厚度及沉积温度对硼掺杂薄膜生长特性和高沉积速率的电池性能的影响.通过对p型微晶硅薄膜沉积参数的优化,在本征层沉积速率为0.78nm/s的高沉积速率下,制备了效率为5.5%的单结微晶硅薄膜太阳电池.另外,对p型微晶硅薄膜的载流子疏输运机理进行了讨论.     

硼掺杂比对p型微晶硅薄膜生长特性的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积法制备了硼不同掺杂比系列的p型微晶硅薄膜。采用光发射谱仪对薄膜的沉积过程进行了原位表征,采用喇曼光谱和椭圆偏振光谱仪对薄膜的结构及性能进行了分析。结果表明:随着硼掺杂比的增加,SiH*,Hα和Hβ的发射峰强度都呈现出先快速减小然后达到稳定状态的特点。在硼小剂量掺杂时,硼的催化作用促进了薄膜的晶化;但是随着硼掺杂比的进一步增加,薄膜的晶化率下降。在薄膜生长过程中,薄膜的沉积速率和生长指数β均随掺杂比的增加而增加,这主要是因为硼不仅促进了薄膜生长还加速了薄膜的粗糙化。     

微晶硅薄膜太阳电池中孵化层研究

对甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备的微晶硅薄膜太阳电池进行了研究.喇曼测试结果显示:微晶硅薄膜太阳电池在p/i界面存在着一定的非晶孵化层.孵化层的厚度随硅烷浓度的增加或辉光功率的降低而增大.可以通过适当的硅烷浓度或适当的辉光功率来降低孵化层的厚度.     

微晶硅薄膜太阳电池中孵化层研究

对甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备的微晶硅薄膜太阳电池进行了研究.喇曼测试结果显示:微晶硅薄膜太阳电池在p/i界面存在着一定的非晶孵化层.孵化层的厚度随硅烷浓度的增加或辉光功率的降低而增大.可以通过适当的硅烷浓度或适当的辉光功率来降低孵化层的厚度.     

1nm/s高速率微晶硅薄膜的制备及其在太阳能电池中的应用

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,在相对较高气压和较高功率条件下,制备了不同硅烷浓度的微晶硅材料.材料沉积速率随硅烷浓度的增加而增大,通过对材料的电学特性和结构特性的分析得知:获得了沉积速率超过1 nm/s高速率器件质量级微晶硅薄膜,并且也初步获得了效率达6.3%的高沉积速率微晶硅太阳电池.     

1nm/s高速率微晶硅薄膜的制备及其在太阳能电池中的应用

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,在相对较高气压和较高功率条件下,制备了不同硅烷浓度的微晶硅材料.材料沉积速率随硅烷浓度的增加而增大,通过对材料的电学特性和结构特性的分析得知:获得了沉积速率超过1 nm/s高速率器件质量级微晶硅薄膜,并且也初步获得了效率达6.3%的高沉积速率微晶硅太阳电池.     

微晶硅太阳电池

采用VHF-PECVD技术制备了系列微晶硅太阳电池.综合测试结果表明:硅烷浓度、热阱温度和前电极都对微晶硅太阳电池的性能有影响.在湿法腐蚀的ZnO衬底上制备的电池的效率比在ZnO/SnO2复合膜上制备的电池的效率高1.5%.在优化了沉积条件后,制备出效率达6.7%的微晶硅太阳电池(Jsc=18.8mA/cm2,Voc=0.526V,FF=0.68),电池的结构是glass/ZnO/p(μc-Si:H)/i(μc-Si:H)/(a-Si:H)/Al,没有ZnO背反射电极.     

微晶硅太阳电池

采用VHF-PECVD技术制备了系列微晶硅太阳电池．综合测试结果表明：硅烷浓度、热阱温度和前电极都对微晶硅太阳电池的性能有影响．在湿法腐蚀的ZnO衬底上制备的电池的效率比在ZnO/SnO2复合膜上制备的电池的效率高1.5%．在优化了沉积条件后,制备出效率达6.7%的微晶硅太阳电池（Jsc=18.8mA/cm2,Voc=0.526V,FF=0.68）,电池的结构是glass/ZnO/p(μc-Si∶H)/i(μc-Si∶H)/(a-Si∶H)/Al,没有ZnO背反射电极．     

掺杂室沉积本征微晶硅材料及其在太阳能电池中的应用

在掺杂P室采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术,制备了不同硅烷浓度条件下的本征微晶硅薄膜.对薄膜电学特性和结构特性的测试结果分析表明:随硅烷浓度的增加,材料的光敏性先略微降低后提高,而晶化率的变化趋势与之相反;X射线衍射(XRD)测试表明材料具有(220)择优晶向.在P腔室中用VHF-PECVD方法制备单结微晶硅太阳能电池的i层和p层,其光电转换效率为4.7%,非晶硅/微晶硅叠层电池(底电池的p层和i层在P室沉积)的效率达8.5%.     

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。     

本征微晶硅薄膜的结构演变及其对太阳电池光伏性能的影响

采用高压射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法制备本征硅薄膜和n-i-P结构太阳电池,研究了氢稀释率对本征硅薄膜的电学特性和结构特性的影响.采用光发射谱(OES)和喇曼(Raman)散射光谱研究了处于过渡区的本征硅薄膜的纵向结构演变过程.结果表明:光发射谱和喇曼散射光谱可以作为研究硅薄膜的纵向结构演变有效手段.随着氢稀释率的增加,硅薄膜从非晶相向微晶相过渡时,其纵向结构的改变会严重影响硅薄膜太阳电池的光伏性能.     

PECVD沉积微晶硅薄膜过程中氢原子对透明导电膜的影响

研究了等离子体放电过程中氢原子对单层SnO2和SnO2/ZnO双层透明导电膜的影响.发现当衬底温度超过150℃,H等离子体处理使SnO2薄膜的透光率显著降低.当在SnO2薄膜表面沉积一层ZnO时,既使ZnO膜的厚度为50nm,也可有效地抑制H原子对SnO2的还原效应,并在SnO2/ZnO双层膜上制备了转换效率为3.8%的微晶硅薄膜太阳电池.     

用标度理论和蒙特卡洛方法研究微晶硅薄膜的生长机制

使用热丝化学气相沉积技术制备微晶硅薄膜(沉积速度为1.2nm/s),通过原子力显微镜研究了薄膜前期生长的粗糙化过程.按照标度理论获得微晶硅薄膜的生长因子为β≈O.67,粗糙度因子为α≈O.80,动力学因子为1/z=0.40.这些标度指数不能用一般的生长模型来解释.通过蒙特卡罗模拟给出与实验一致的结果.模拟表明,入射流方向、生长基元的类型和浓度、生长基元的粘滞、再发射和影蔽过程都对微晶硅薄膜的表面形貌有比较重要的影响.     

Microcrystalline Silicon Materials and Solar Cells Prepared by VHF-PECVD

A series of samples deposited by VHF - PECVD at different pressures were studied. The measurement results of photosensitivity (photo conductivity/dark conductivity) and activation energy indicaten ear the same rule with the change of the pressure. The results measured by Raman scattering spectra, X-ray diffraction and FTIR all proved the evident crystallization of the materials. Treating the p/i interface by hydrogen has a great improving effect on the performance of the microcrystalline silicon (μc-Si) p-i-n solar cells if the treatment time was appropriate. An efficiency of 4.24% for μc-Si p-i-n solar cells deposited by VHF-PECVD was firstly obtained.     

VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池

采用VHF-PECVD技术制备了不同功率系列的微晶硅薄膜和电池,测试结果表明：制备的适用于微晶硅电池的有源层材料的暗电导和光敏性都在电池要求的参数范围内．低功率或高功率条件下,电池从n和p方向的喇曼测试结果是不同的,在晶化率方面材料和电池也有很大的差别,把相应的材料应用于电池上时,这一点很重要．采用VHFPECVD技术制备的微晶硅电池效率为5%,Voc=0.45V,Jsc=22mA/cm2,FF=50%,Area=0.253cm2．     

掺杂室沉积本征微晶硅材料及其在太阳能电池中的应用

在掺杂P室采用甚高频等离子体增强化学气相沉积（VHF—PECVD）技术,制备了不同硅烷浓度条件下的本征微晶硅薄膜．对薄膜电学特性和结构特性的测试结果分析表明：随硅烷浓度的增加,材料的光敏性先略微降低后提高,而晶化率的变化趋势与之相反;X射线衍射（xRD）测试表明材料具有（220）择优晶向．在P腔室中用VHF—PECVD方法制备单结微晶硅太阳能电池的i层和p层,其光电转换效率为4．7％,非晶硅／微晶硅叠层电池（底电池的p层和i层在P室沉积）的效率达8．5％．     

VHF-PECVD法氢化微晶硅薄膜的低温制备

采用VHF-PECVD方法,以高氢稀释的硅烷为反应气体,低温条件下成功地制备了系列μc-Si∶H薄膜.对薄膜的厚度测量表明:增大激发频率和反应气压能有效提高沉积速率;随着等离子体功率密度的增大,沉积速率呈现出先增后减的变化.薄膜的Raman光谱、XRD及TEM等测试结果表明:提高衬底温度或减小硅烷浓度,可增大薄膜的结晶度和平均晶粒尺寸;等离子体激发频率的增大只影响薄膜的结晶度,并使结晶度出现极大值;薄膜中存在 (111)、(220)和(311)三个择优结晶取向,且各结晶取向的平均晶粒尺寸不同.     

VHF-PECVD法氢化微晶硅薄膜的低温制备

采用VHF-PECVD方法,以高氢稀释的硅烷为反应气体,低温条件下成功地制备了系列μc-Si∶H薄膜.对薄膜的厚度测量表明:增大激发频率和反应气压能有效提高沉积速率;随着等离子体功率密度的增大,沉积速率呈现出先增后减的变化.薄膜的Raman光谱、XRD及TEM等测试结果表明:提高衬底温度或减小硅烷浓度,可增大薄膜的结晶度和平均晶粒尺寸;等离子体激发频率的增大只影响薄膜的结晶度,并使结晶度出现极大值;薄膜中存在 (111)、(220)和(311)三个择优结晶取向,且各结晶取向的平均晶粒尺寸不同.     

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 layerson 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 ofμc-Si:H single-junction and a-Si:H/μc-Si:H tandemsolar ceils has been significantly improved.