Au/a-Si肖特基势垒太阳电池退化的研究

引言 在几种主要形式的a-Si太阳电池中,肖特基电池出现最早,尽管它的开路电压受到一定的限制,但由于它制造容易,在研究a-Si的光电特性时,至少可以作为一种手段。对于肖特基势垒的a-Si电池来说,能否付诸实用,关键是它的长期稳定性。因此研究它的退化机制,并在此基础上寻求适当的克服方法,是这一领域的研究重点。有的报道指出,退化是     

a-Si/poly-Si叠层太阳电池稳定性的数值模拟分析

通过应用Scharfetter-Gummel解法数值求解Poisson方程，对热平衡态a-Si/poly-Si叠层太阳电池的光稳定性进行计算机数值模拟，详细分析光照射前后a-Si／pli—S1叠层太阳电池中电场强度分布，指出在光照射下，光生空穴俘获造成的a-Si:H中正空间电荷密度增加改变了电池内部的电场分布，普遍抬高a-Si：H薄膜中的电场强度，没有给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”)，不会发生a-Si/poly-Si叠层太阳电他的光诱导性能衰退，因而a-Si/poly-Si叠层结构太阳电池具有较高的稳定性。     

多晶硅薄膜太阳电池的计算机模拟

建立了一个多晶硅薄膜太阳电池计算机模型，利用该模型，分别模拟计算了单结多晶硅薄膜电池、a-Si/poly-Si双结电池、a-Si/poly-Si/poly-Si三结电池，并对结果进行了讨论。结果表明实际可行的多晶硅电池应是具有陷光结构的a-Si/poly-Si/poly-Si三结叠层电池，其子电池厚度为0.23/0.95/3μm，最高效率的22.74%。     

玻璃/ITO/pin a-Si电池研究

本文对玻璃/ITO/pin a-Si太阳电池进行了分析,研究了辉光放电等离子体对ITO的轰击作用,并讨论了制备工艺对电池特性的影响。实验发现,ITO/p~+ a-Si接触特性除上述作用的影响外,环境沾污也有重要影响。     

基于P型晶体硅异质结太阳电池的结构设计与性能分析

针对两种a-Si(n)/c-Si(p)异质结太阳电池结构,应用AFORS_HET软件,分析氢化非晶硅(a-Si:H)和氢化微晶硅(μc-Si:H)两种材料作为背面场时的特性参数对a-Si(n)/c-Si(p)异质结太阳电池性能的影响。结果表明:P型氢化微晶硅(μc-Si:H(p))为背面场时电池性能得到提高,μc-Si:H(p)的背面场特性是关键因素。最后,优化设计出以a-Si:H为窗口层、μc-Si:H为背面场的a-Si(n)/c-Si(p)异质结太阳电池TCO/a-Si:H(n)/a-Si:H(i)/c-Si(p)/a-Si:H(i)/μc-Si:H(p)/TCO,并获得20%的转换效率。     

a-Si:H(p)/c-Si(n)异质结太阳电池的模拟优化

通过AFORS-HET软件模拟了TCO/a-Si:H(p)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/a-Si:H(i)/a-Si:H(n)/Ag结构的硅异质结电池中硅衬底电阻率、本征非晶硅薄膜厚度、发射极材料特性以及TCO功函数对电池性能的影响。结果表明:在其它参数不变的条件下,硅衬底电阻率越低,转换效率越高;发射极非晶硅薄膜厚度对短路电流有较大影响,发射极掺杂浓度低于7.0×10¹⁹cm^-3时,电池各项性能参数都极差;TCO薄膜功函数应大于5.2 eV,以保证载流子的输运收集。     

表面处理与p层电导率对HIT电池性能的影响

考虑到氢氟酸溶液对晶体硅表面具有去氧化和氢离子钝化表面悬键的双重作用,通过优化清洗工艺使得a-Si∶H(i)/c-Si/a-Si∶H(i)异质结构有效少子寿命达到2 ms。研究不同沉积温度对p型非晶硅薄膜电导率的影响,结合后退火发现中温(150℃)生长高温后退火的方式优于直接高温(200℃)沉积,电导率和钝化效果都有明显改善。采用优化后的p层,a-Si∶H(p~+)/a-Si∶H(i)/c-Si/a-Si∶H(i)/a-Si∶H(n~+)(inip)结构少子寿命可达3.70 ms。制备的HIT电池具有优良的性能:开路电压V_(oc)=700 mV,潜在的填充因子pFF=82%,短路电流密度Jsc=32.10 mA/m~2,填充因子FF=72.35%,转换效率η=16.26%,对比Suns-V_(oc)I-V曲线和标准条件下测试的I-V曲线计算得串联电阻,分析FF与pFF差异的原因。     

硅异质结太阳电池窗口层性能研究及高效电池制备

主要研究a-Si∶H(p)作为电池的发射极和ITO作为电池载流子收集层的材料性能及结构对HJT电池性能的影响。通过调整a-Si∶H(p)材料的掺杂浓度、材料厚度和ITO的氧气/氩气分压、功率等工艺参数,获得工艺参数、材料性能和电池性能之间的关系。借助a-Si∶H(p)和ITO工艺优化,电池的填充因子FF达到80.2%,转换效率Eff可达23.05%。     

非晶太阳电池发展现状

概况自1970年世界上第一个非晶硅(以下写为a-Si)太阳电池试制成功以来,1982年首次由RCA实验室宣布a-Si电池的光电转换效率达到10％。这是非晶硅电池研究成果第一个里程碑。到1986年至少有18个研究单位的单结a-Si电池效率超过10％。在1989年3月以前,日本同时有四个部门的单结a-Si电池效率达到12％,     

非晶硅对MoO_x/c-Si异质结太阳电池器件的影响

室温下电子束蒸发沉积氧化钼(MoO_x)薄膜呈非晶态,光学带隙约为3.6 eV,与单晶硅表面构成MoO_x/c-Si异质结并具有钝化作用,但明显低于i∶α-Si∶H钝化。ITO/MoO_x/i∶α-Si∶H/n∶c-Si/i∶α-Si∶H/n+∶α-Si∶H/Al太阳电池结构,既有晶硅前后表面钝化,又增加了背电场层,适当的MoO_x厚度可获得电池的最高效率(15.5%);若取消晶硅表面i∶a-Si∶H钝化,与HIT(heterojunction with intrinsic thinlayer)电池类似,硅的前表面复合增大,电池效率降为11.5%;若取消背表面i∶a-Si∶H钝化及背电场材料n~+∶a-Si∶H,电池效率急剧下降到8.3%,这表明背表面钝化及背电场,对MoO_x/c-Si异质结太阳电池特性具有更为重要的作用,对高效器件制备具有一定指导意义。     

新兴光化学气相沉积非晶硅太阳电池的发展趋势

本文综述了光化学气相沉积(Photo-CVD)法分解硅烷(SiH_4,Si_2H_6)制备非晶硅(a-Si)膜的原理、膜的性质和a-Si太阳电池的光伏特性,报道了a-Si太阳电池的制备技术和发展现状,并对其前景进行了评述。     

用计算机处理实验数据得出a-Si光学带隙

近年来,对非晶硅a-Si薄膜进行了广泛研究。a-Si薄膜的光学带隙是判断材料性能优劣的一个关键参数。通常,光学带隙是由(αhω)~(1/2)—hω曲线求得的:先用分光光度计测出薄膜的透过率T(λ),然后算出α(λ),最后将各个波长的(αhω)~(1/2)与hω描点作图,将高吸收区域(α>10~4)的点子拟合成直线,此直线与hω轴的截距就是光学带隙。     

金属与超薄非晶硅薄膜的接触特性研究

研究金属与非晶硅薄膜(a-Si:H)的接触特性,用于晶体硅异质结太阳电池新型电极技术开发。采用等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)技术制备超薄(~10 nm)a-Si:H薄膜,利用真空镀膜技术制作金属电极,采用圆点传输线模型(CDTLM)研究a-Si:H与不同金属(Al、Ni、Ti、In)的接触特性。低温退火后a-Si:H与Ni、Al、Ti可获得良好的欧姆接触。经200℃退火,p型非晶硅p-a-Si:H与Al的比接触电阻降至0.3 mΩ·cm~2;n型非晶硅n-a-Si:H与Ti的比接触电阻降至0.7 mΩ·cm~2,表明这两种金属可以直接用于a-Si:H薄膜的表面电极。     

石墨烯-硅肖特基结太阳电池的仿真研究

石墨烯-硅肖特基结太阳电池的开路电压、短路电流密度较低,其主要是受到本征石墨烯较小的功函数及较大的薄膜电阻的影响。针对这些问题,该文基于实验报道的石墨烯和晶硅电学参数,利用AFORS-HET软件对石墨烯-硅肖特基结太阳电池进行仿真模拟。模拟结果表明,石墨烯层中的受主浓度、功函数、及禁带宽度的增加都能提高开路电压。而晶硅层施主浓度的提升则会使开路电压下降,随着晶硅施主浓度的增加,开路电压从494.1 mV下降到386.6 mV。最后对晶硅及石墨烯层的厚度优化,电池效率达到11.92%,为目前报道此种结构电池的模拟最高值。     

a-Si∶H的两相与磷的掺杂

本文介绍了一种新的掺杂方法,使辉光放电制备的掺杂a-Si∶H不受氢化物的限制。 a-Si(p):H的红外吸收谱表明,Si-H在2000cm~(-1)处的吸收带随着掺杂浓度从p/Si=10~(-5)增至10~(-3)时是逐步减弱的;Si-H_2在2100cm~(-1)处的吸收带却不变化。氢热释谱的高温峰随掺杂浓度增加而减小,低温峰位置略有移动而大小保持不变。掺杂是在富硅相中进行的,磷占有了原来SiH中氢的位置。在p/Si>10~(-3)过掺杂情况下,由于pSi_3组态的形成,结构的破碎,氢逸出容易,非晶硅两相中氢含量都大大减少。 文中,根据Raman散射实验的结果,也讨论了磷在a-Si∶H中的掺杂机理。     

无定型Si_(1-x)Ge_x∶H合金与迭层太阳电池

一、引言 无定型硅氢合金(a-Si:H)太阳电池,最近几年发展十分迅速。但是,由于a-Si:H的少子扩散长度比较小,n型材料的空穴迁移率不足1cm~2/V·s,相应的扩散长度仅为十分之几微米,这就限制了电池的收集效率。要解决这一矛盾,提高电池效率,主要途径有两个:一是改善材料的性质,增加少子的扩散长度,然而非晶半导体材料有其本身的局限性;二是从器     

QE测量在GaInP/GaAs叠层电池研究中的应用

该文介绍量子效率测量(QE测量)的原理以及此项技术在太阳电池研究中的应用.重点介绍QE测量在GaInP/GaAs叠层电池研究中的应用.给出了作者在美国Toledo大学进行的GaInP/GaAs叠层电池的QE测量的部分结果,并把这些结果与非晶硅(a-Si)三结叠层电池的QE测量结果进行了比较,对GaInP/GaAs叠层电池研究中的问题进行了分析,提出了改进的意见.     

非晶硅肖特基势垒太阳电池

α-Si太阳电池有多种形式。目前常见的有四种:ITo—α-Si异质结太阳电池;pin太阳电池;金—半肖特基势垒太阳电池和MIS太阳电池。其中肖特基势垒太阳电池的稳定性尚有一定问题,有待深入研究。但由于这种电池制造工艺比较简单,目前可用作分析α-Si材料光电特性的工具。 本文报道一种在不锈钢衬底上用α-Si制造的肖特基太阳电池的工艺方法、结构特点和电池参数。并对串联电阻的来源进行了讨论。     

硅基异质结太阳电池钝化层的研究

研究硅基异质结太阳电池的表面钝化层对电池性能的影响,主要工作包括:1)对比非晶硅本征层a-Si:H(i)与非晶硅氧本征层a-Si Ox:H(i)对c-Si界面的钝化效果的作用,及其对电池性能的影响;2)研究不同a-Si:H(i)厚度对电池性能的影响;3)不同沉积速率a-Si:H(i)对c-Si界面的钝化效果和电池性能的影响,并对不同沉积速率的a-Si:H(i)膜层做了H原子含量等分析。通过该征钝化层工艺的优化,最终在156 mm×156 mm厚度200μm的n型硅片上获得效率为20.90%的硅基异质结太阳电池,和在100μm厚度的硅片上得到转化效率为20.44%的可弯曲电池。     

N型单晶硅衬底上非晶硅/单晶硅异质结太阳电池计算机模拟

采用德国HMI研发的AFORS-HET软件模拟了N型衬底非晶硅,单晶硅异质结太阳电池的特性,结果表明随着发射层厚度的增加,短路电流下降,电池的短波响应变差.在非晶硅,单晶硅异质结界面处加入不同的界面态密度(Dit).发现当Dit1012cm-2·eV-1时,电池的开路电压和填充因子均大幅减小,导致电池效率降低.当在非晶硅,单晶硅异质结界面处加入本征非晶缓冲层后,电池性能明显改善,但是缓冲层厚度应控制在30nm以内.模拟的a-Si/i-a-Si:H/c-Si/i-a-Si:H/n a-Si双面异质结太阳电池的最高转换效率达到28.47%.