c-Si异质结太阳电池.doc

c-Si异质结太阳电池.txt26选择自信，就是选择豁达坦然，就是选择在名利面前岿然不动，就是选择在势力面前昂首挺胸，撑开自信的帆破流向前，展示搏击的风采。 本文由888ronglin贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第卷第期 年月 太阳能学报 阻 。 “， 文章编号：外（嘶）矽惦 热丝化学气相沉积型：薄膜及 ：异质结太阳电池 张群芳，朱美芳，刘丰珍，刘金龙，许 颖 （中科院研究生院物理系，北京；北京市太阳能研究所，北京） 摘要：采用热丝化学气相沉积（）技术制备型纳米晶硅（一：）薄膜，系统地研究了沉积参数，特别是 掺杂浓度对薄膜微结构、电学性质和缺陷态的影响，获得了器件质量的型：薄膜。制备了：，皿 （ 晡璐田研）结构太阳电池，研究了异质结结构参数对电池性能的影响，初步得到电池性能 参数如下：、，。耐、胛、叩。 关键词：热丝化学气相沉积；纳米晶硅；异质结；太阳电池 中图分类号：（ 文献标识码： 引 言 及沉积气压（。）制备了个系列的样品。用光热偏 转谱（）研究了掺杂对薄膜缺陷态密度的影响。 光谱采用型光谱仪测得，通过 舢谱的解谱得到薄膜晶态比。： 纳米晶硅薄膜因具有高的光吸收系数及高稳定 性等优点，成为制备廉价高效薄膜太阳电池的基础 材料之一。目前纳米晶硅薄膜的制备方法主要包括 化学气相沉积（等离子体，热丝）、蒸发和溅射等技 术，其中热丝化学气相沉积具有结构简单、成本低、 气体利用率高及无离子轰击，能够低温、高速沉积器 件质量纳米晶硅薄膜等优点。 在上生长一层：或：薄膜形成 的异质结太阳电池，具有实现高效率低成本硅太阳 电池的发展前景。 等制备的多层 结构异质结电池效率达到。 结构太阳电池在电阻率为?的型（） 衬底上制备，在背面蒸发一层铝，然后氮气中 退火得到背电极，上电极的透明导电膜（啪）通过蒸 发制备，薄膜沉积前用盯除去衬底表面 氧化物。研究了层厚度及热丝温度乃对电池 性质的影响，电池的，一特性在， 太阳模拟器照射下测得。 表沉积参数 曲 印 龇伧 我们采用聃技术，通过优化沉积参量，获 得了器件质量的型纳米晶硅薄膜；并在此基础上 制备了： 结构太阳电池，初步得到了 的初始转换效率。 实 验 薄膜采用聃技术，在玻璃衬底上制备， 沉积参数如表所示。衬底温度固定在，沉积 前用原子处理衬底表面。改变掺杂浓度比 （地）、热丝温度（）、氢稀释度（） 收稿日期：一一 结果和讨论 图给出了不同。条件下型：薄膜电 导率随掺杂浓度比的变化，图表明，在相同。 条件下，电导率随着的增加很快上升，当 基金项目：国家重点基础研究发展规划（）项目（） ；国家自然科学基金（） 万方数据 太 阳 能 学 报 卷 时，电导率趋向饱和；高。对应高电导率，这 可能是由于高气压下气相反应充分，与磷相关的反 应基元浓度较高，从而提高掺杂效率所致。图给 出了不同沉积气压下型：薄膜的光热偏转 谱（）曲线，随着。的升高，低能端吸收增加，这 是由于掺杂原子及由此引起的缺陷态的增加引起， 与电导率的变化一致。通过曲线计算了杂质缺 陷态密度，当。时， 大，之后电导率随的增加而减小。通常，提高。 可以提高薄膜晶态比和晶粒尺寸，从而电导率随薄 膜晶化的增加而相应增加。当时，电导率 的下降很可能是在高下晶粒较大，材料不够致 密，导致缺陷态密度增加，使迁移率下降。图给出 为和条件下制备的薄膜的麟谱线， 并计算得到缺陷态密度分别为?“。 和咖?。因此在器件制备中选择的 为。 ，当。时，达到?。 高沉积气压下沉积速率快，但易导致杂质缺陷态密 度的增加，从而致使薄膜光电性质下降。所以器件 制备中选用沉积气压为。 图电导率随氢稀释度的变化曲线 ，罾 埘 阳 出甜 ）， ：矗 图不同沉积气压下型：薄膜电导率 随蝎的变化曲线 叩 ：脚 、 醅帅 龟 图不同氢稀释度型：薄膜的谱线 阳 ）， ?：脚 衄 通常，对未掺杂：薄膜，通过改变和 可有效控制薄膜晶态比，对于掺杂纳米晶硅薄 ， 膜，是否依然如此呢？图给出了掺杂和未掺杂条 件下薄膜晶态比随正和的变化关系。当从 增加到时，对于未掺杂：，晶态比从 图不同沉积气压下型：的谱线 ： 躬豳 增加到（口），而对于掺杂样品，晶态比从 变化到（），增加不大。这可能是因为杂 质离子的引入不利于晶化，表明对于掺杂纳米晶硅 薄膜，不是影响晶态比的重要因素。囱和 图给出一定掺杂浓度下型：薄膜电 导率随氢稀释度的变化曲线。当时，电导 率随的增加而增加，时电导率达到最 万方数据 期 张群芳等：热丝化学气相沉积型：薄膜及：，异质结太阳电池 鲥等也报导了相似的现象 ，但还没有清楚的解 释。而当从增加到时，掺杂（）和 未掺杂（）：薄膜的晶态比都有明显的变化， 分别从增加到和，这表明在 技术中，砟是影响掺杂纳米晶硅薄膜晶态比的重要 因素。因此可通过控制热丝温度得到不同晶态比的 掺杂：薄膜。 的热丝温度下，：薄膜的晶态比较大，导致界 面质量下降，增加了载流子复合，从而短路电流减 小。因此，在电池的制备中，选择合适的热丝温度， 以改善电池界面特性。 图不同热丝温度下电池短路电流密度的变化曲线 耳 在初步优化薄膜及器件结构基础上，获得的 ： 结构太阳电池的卜曲线如图所 图掺杂：薄膜晶态比随乃和。的变化 示，电池参数为：，。?咖，胛 ，叩。电池其他结构参数的优化正在 进行中。 乃 时 ： 图 结构电池开路电压随层厚度的变化曲线 在对：薄膜沉积参数优化的基础上，制备 ： 图眦一：，结构电池的卜一曲线 ，一矿 王 结构太阳能电池，并对器件结构进行初 结 论 步研究。异质结界面对电池性能有重要影响，为了 改善：界面，沉积时在：间增 加一层很薄的缓冲层层，形成、结构。图给 出了太阳电池的开路电压（随层厚度的变化曲 ）当时，型：薄膜的暗电导 率随着的增加而增加，当时，暗电导率 趋向饱和；掺杂效率随。的增加而增加，但高沉积 气压引起界面缺陷态密度升； ）型：薄膜晶态比受氢稀释度的影响 不大，但改变热丝可以有效地控制薄膜晶态比； ）电池中，层厚度对电池性能有重要影 响，随着层厚度的增加，增加，晶态比对，。有较 线，可以看出在姗范围内，随着吐的增 加，开路电压增加。 图给出了不同热丝温度下电池，。的变化曲 线，。先随乃增加而增加，后来减小，这是由于在高 万方数据 太 阳 能 学 报 卷 大的影响； ）初步获得的：， 结构的太阳电 扛 ： 池参数为：，。认?，卯 ，进一步的研究工作正在进行中。 参考文献 ，（）： 瑚， 钛， 咖 弘， 唱 鲥 ，： ， ， 彻讪 崎孵 上：璐 咖叩 础 印删 协 蹦 ，：一 璐，（）， ： 眨 口 印 嘴【 ，衄， 昀 胡 印叩卜 ， ， 锄 叩 幽 印舢 ，：铲 孙 ， ， 璐，： 呻 随 瑚订 叫 ，憎 ， ， 畔一 ）， 阳 。：卜 ！ 【 ，（）： ，哪 忸， 删】一 加 ： 匝 、 （脚删旷鼢筘泌，批洲，讥 蜘旷访，咖培，； 咖曙切肠料屁肺瞎拓吮，城增，） 抽， ， 小， ， 矛 臼： 目 衄一 （：） 能 他删 沁咖 （研） 雎 ： 印 越唧熵 ， 叫燃 够 畸 慨 眦 氐（。） 印 啪 ： 诵，。，肼，锄叩 羽：； ； 联系人：小舻 万方数据 第卷第期 年月 太阳能学报 ， 阴极恒电位法电沉积薄膜的性能研究 程树英，陈岩清，钟南保，黄赐昌，陈国南 （福州大学化学系，福州；福州大学电子科学与应用物理系，福州） 摘要：在溶液的，离子浓度比 一的条件下，通过调节沉积电位在一（ ），在导电玻璃基片上电沉积膜层。实验表明：沉积电位在一一一（ ）范围内时，制备出 的薄膜的和的化学配比非常接近：的理想值。用射线衍射分析其物相结构，结果表明它是具有正交 结构的多晶薄膜。用扫描电镜观察该薄膜的表面形貌，发现该薄膜颗粒较细，均匀性较好。通过测量薄膜样 品的透射光谱和反射光谱，计算得到其直接禁带宽度。，与体材的带隙（“）非常接近。该薄膜的 导电类型为型，电阻率的数量级为。?。 关键词：恒电位电沉积；薄膜；沉积电位；光电性能 中图分类号： 文献标识码： 引 言 位法来制备。这两种方法的主要区别在于：前者施 加在工作电极的电流是恒定的，电极体系可以只有 对电极和工作电极；而后者施加在工作电极上的电 位是恒定的，电极体系除了对电极和工作电极外，还 必须有一个参比电极。恒电流法可较好地控制沉积 速度，恒电位法可较好地控制沉积电位。作者曾用 阴极恒电流法来制备薄膜，研究溶液的值、 离子浓度比和电流密度等工艺参数对薄膜组分的影 响，并探索出制备该薄膜的比较理想的工艺参数 为：溶液的，离子浓度比午 一 ，电流密度，?。这里将用阴极恒 电位法来制备薄膜，在其它工艺参数与阴极恒 电流法相同（溶液的，离子浓度比： 一：）的情况下，研究沉积电位对薄膜组 分的影响，制备出性能更好的接近理想配比的 薄膜样品（相对恒电流法来说），对其进行结构、表面 形貌分析，并测量其光电性质。 近几十年来，一族半导体化合物如， 和在材料科学的不同领域起着重要的作用，尤 其是，因为它在光伏器件方面有潜在的应用前 景。的直接禁带宽度。一“，接近太阳电池 的最佳禁带宽度；在理论上薄膜太阳电池 的能量转换效率可达到，与晶体硅太阳电池的 转换效率相近；的吸收系数口。用 于做太阳电池其材料消耗少，还可固体化、薄膜化； 且的组成元素和在地球上储量丰富、廉 价、无毒、有很好的环境相容性。因此，它也是一种 比较理想的太阳电池吸收层材料。 目前制备薄膜的方法有热蒸发法怛、喷雾 热解法【、化学沉积法、电（化学）沉积法等。电 沉积法因具有不需要很纯的原料，制备方法简单、成 本低并能严格控制沉积条件，沉积过程容易监测、组 分利用率高、易于加工大面积的元件、基材的尺寸不 受限制等优点，而倍受青睐。但到目前为止，用 电沉积法制备出的薄膜的质量不是太好， 存在成分偏离化学配比，表面形貌和附着力都较差 的问题。因此有必要研究工艺对薄膜质量的影响。 薄膜的阴极电沉积可通过恒电流法和恒电 收稿日期： 原理与实验 原理 在阴极电沉积薄膜的过程中，在阴极上发 生两个反应： 午 （） 基金项目：福建省教育厅项目（），福州大学博士后基金项目 （一）、科技发展基金项目（一一） 万方数据 热丝化学气相沉积n型nc-Si:H薄膜及nc-Si:H/c-Si异质结太 阳电池 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 太阳能学报 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA 2006,27(7) 参考文献(8条) 1.Keiji Ishibashi Development of the Cat-CVD apparatus and its feasibility for mass production外文 期刊 2001 2.Heintze M.Zedlitz R Amorphous and microcrystalline silicon by hot wire chemical vapor deposition 外文期刊 1996 3.Zhu M.Cao Y Microstructure of poly-Si thin films prepared at low temperatures外文期刊 2000 4.Mikio Taguchi.Kunihiro Kawamoto HITTM cells-highefficiency crystalline Si cells with novel structure 2000(08) 5.Hiroshi Yamamaoto.Yoshirou Takaba High-efficiency c-Si/c-Si heterojunction solar cells外文期刊 2002 6.Mukherjee C.Weber U Growth of device quality p-type c-Si:H films by hot-wire CVD for a-Si pin and c-Si heterojunction solar cells外文期刊 2001 7.Soler D.Fonrodona M Sub