柔性衬底硅基薄膜太阳电池阻挡层的研究

研究了不同厚度的ZnO阻挡层对柔性衬底倒结构太阳电池的性能及均匀性的影响。在此基础上,使用金属镍(Ni)代替ZnO作为背电极和硅基薄膜之间的阻挡层,改善了太阳电池的均匀性。在聚酰亚胺柔性衬底上采用PECVD法制备出了面积为4cm×4cm、重量比功率超过200W/kg的倒结构硅基薄膜太阳电池。     

P型微晶硅碳的性能研究及其在柔性衬底太阳电池中的应用

采用RF-PECVD技术,将甲烷(CH4)作为碳的掺杂源沉积P型微晶硅碳薄膜材料,主要讨论P型微晶硅碳材料的结构和性能随CH4掺杂量的变化。采用X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱仪和傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)对薄膜的结构进行表征。随CH4掺杂量的增加,材料的暗态电导率σd减小,薄膜的晶化程度降低。通过调整CH4的掺杂量得到暗态电导率σd为0.15S/cm和光学带隙Eg大于2.0eV的P型微晶硅碳材料。将其应用到PEN柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池上,得到电池效率为5.87%。     

共蒸发制备GaSb多晶薄膜的研究

GaSb的禁带宽度为0.72eV,是热光伏电池的理想材料。采用共蒸发的方法,在普通玻璃衬底上生长GaSb多晶薄膜。通过XRD谱、Hall及透射反射谱测试,研究了Ga、Sb源的蒸发温度、衬底温度以及薄膜厚度对薄膜的结构特性和光电特性的影响。研究表明,随衬底温度的升高、薄膜厚度的增加,晶粒尺寸逐渐增大;随衬底温度的升高、Ga源温度的降低以及厚度的增加,迁移率逐渐上升,迁移率最高可达172cm2/(V.s);随衬底温度的降低、Ga源温度的提高以及厚度的增加,载流子浓度逐渐增加。     

柔性衬底太阳电池陷光结构的研究

讨论了粗糙聚酰亚胺(PI)衬底和具有较高粗糙度的背反射电极对柔性衬底薄膜太阳电池的影响.选择具有天然纹路的PI作为太阳电池的衬底增加光在电池中的光程.采用热辐射加热蒸发方法显著提高铝背反射电极的粗糙度,它是常规方法制备的约4倍.粗糙PI和背反射电极形成的陷光结构使电池的短路电流提高了2mA/cm2,量子响应(QE)短波部分得到提高且最高点红移.经QE和原子力测试表明,电池效率提高的主要原因是粗糙的背反射电极导致面电极ZnO的形貌发生明显变化所致.     

PECVD法制备微晶硅薄膜的研究

对等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)制备的微晶硅(μc-Si)薄膜的电导率、光学带隙和晶化率随温度和功率的变化规律进行了研究.从拉曼谱中可以明显看出,随着功率的增大,N型材料的非晶肩逐渐减小,材料的晶化率增大.随着温度的升高,P型材料的暗电导率和激活能都是先升高后降低.     

倒金字塔结构的黑硅PIN光电探测器的研究

由于晶体硅间接带隙的本质,光的吸收系数较低 ,影响了硅基光电探测器的量子效率。倒金字塔结构被证明是能够使得单晶硅片的光吸收效 率接近Yablonovitch limit的有效陷光结构。本论文采用金属催化腐蚀技术在单晶硅上制备具有随机分布的 倒金字塔陷光结构,并将其应用 到PIN光电探测器。结果显示具有倒金字塔结构的黑 硅PIN光电探测器加权平均反射率从20.18%降低至4.77%,探测器的漏电流仅0.9 nA, 光谱响应度达到0.64 A/W,较常规硅探测器提高33%。这些结果表明金属催化腐蚀技 术形成的倒金字塔结果能有效降低器件的表面反射率,从而提高探测器的光谱响应度。     

硅薄膜太阳电池制备技术发展概况

薄膜太阳电池是缓解能源危机的新型光伏器件。作为应用最为广泛的硅基薄膜太阳电池,本文主要总结硅薄膜电池的制备工艺和制备方法,讨论了不同陷光结构对太阳电池性能的影响,介绍了最新高效太阳电池的制备方法,并展望硅薄膜太阳电池的发展趋势。     

硼掺杂对a-Si薄膜电导率及太阳电池效率的影响

对等离子增强化学气相沉积技术(PECVD)低温制备的非晶硅(a Si)薄膜的电导率随B掺杂浓度的变化规律进行了研究。结果表明:当B2H6/SiH4由0.6%增加到0.8%时,a Si薄膜的暗电导率由10-5(Ω·cm)-1急剧增加到10-1(Ω·cm)-1;进一步增加B2H6/SiH4时,暗电导率增加缓慢;当B2H6/SiH4大于1.0%时,暗电导率急剧下降。对B2H6/SiH4为1.0%及1.2%的P层材料制备的太阳电池的研究结果表明:采用B2H6/SiH4为1.2%的光电转换效率优于1.0%。     

温度交变环境对薄膜太阳电池相关层材料性能的影响

对玻璃衬底上采用PECVD方法在低温条件下制备的太阳电池的各相关层材料的性质在经历一定的温度交变周期以后的变化情况进行了研究.研究结果表明(1)P、N层材料(μc-Si)在经历温度交变试验过程以后,在测量误差范围内其光、暗电导率无明显变化;(2)Ⅰ层材料(M-Si)在经历温度交变试验过程以后,其光、暗电导率先略有增加(小于5个热循环周期时),之后(大于5个热循环周期时)基本保持恒定;(3)阻挡层ZnO薄膜在经历温度交变试验过程以后,其方块电阻不变但透射系数有所增加,反射系数基本不变;(4)电极ITO在经历温度交变试验过程以后,其方块电阻不变但透射系数有所增加.     

氢气氛退火对硅上低温外延制备的硅锗薄膜性能的影响

采用反应型热化学气相沉积系统在硅(100)衬底上外延生长富锗硅锗薄膜。四氟化锗作为锗源, 乙硅烷作为还原性气体。通过设计表面反应, 在低温条件下(350℃)制备了高质量的富锗硅锗薄膜。研究了氢退火对低温硅锗外延薄膜微结构和电学性能的影响。结果发现退火温度高于700℃时, 外延薄膜的表面形貌随着退火温度的升高迅速恶化。当退火温度为650℃时, 获得了最佳的退火效果。在该退火条件下, 外延薄膜的螺旋位错密度从3.7×10⁶ cm^-2下降到4.3×10⁵ cm^-2, 表面粗糙度从1.27 nm下降到1.18 nm, 而外延薄膜的结晶质量也有效提高。霍尔效应测试表明, 经退火处理的样品载流子迁移率明显提高。这些结果表明, 经过氢退火处理后, 反应型热化学气相沉积制备的低温硅锗外延薄膜可以获得与高温下硅锗外延薄膜相比拟的性能。