非晶硅太陽電池的制備及微晶硅電池的數(shù)值模擬.pdf

1、近年來，由于常規(guī)能源的大量使用所導致的氣候變暖和生態(tài)惡化等問題變得越來越嚴重。因此清潔、無污染、可重復利用的新能源越來越引起人們的重視。由于太陽能具有無污染、低成本、不受場地限制等優(yōu)點，在核能、風能等新能源中極具前景。硅薄膜太陽電池相對晶硅電池而言，具有制備工藝簡單，制備溫度低，耗材少，能沉積在廉價的襯底上等特點，已成為人們研究的熱點。
　　 本論文以硅薄膜太陽電池為研究的重點。論文內(nèi)容分為兩部分：首先采用等離子體增強化學氣相沉

2、積(PECVD)的方法制備了非晶硅薄膜和單結(jié)非晶硅電池；其次用美國賓州大學開發(fā)的太陽電池模擬軟件AMPS-1D(AnalysisofMicroelectronicandPhotonicStructures)模擬了微晶硅電池的性能。
　　 使用等離子增強化學沉積設備(PECVD)在不同襯底上(石英、硅片)制備了硅薄膜。通過測試硅薄膜的透射譜、拉曼譜和傅里葉紅外吸收譜，分析了沉積條件與硅薄膜沉積速率和光學帶隙大小之間的關系。硅烷流量

3、和沉積壓強決定了硅薄膜光學帶隙的大?。粴錃饬髁繉杌∧げ牧系墓鈱W帶隙影響次之；沉積功率和沉積溫度對硅薄膜光學帶隙的影響相對其它三個沉積條件來說較弱。硅烷流量對材料沉積速率的影響起到主要作用；沉積壓強對材料沉積速率的影響居于次要位置；沉積功率和沉積溫度對非晶硅薄膜沉積速率的影響較??；對材料沉積速率影響最小的是氫氣流量。非晶硅電池窗口層光學帶隙的大小影響著電池的性能。非晶硅電池窗口層光學帶隙的增加可以促進本征層中光生載流子的產(chǎn)生和提高非晶

4、硅電池的開路電壓。通過改變P層的沉積壓強和沉積溫度，以便于制備出寬光學帶隙的P層。非晶硅電池的PIN三層的光學帶隙的不連續(xù)，導致在P＼I界面和I＼N界面分別形成了能帶不連續(xù)，導致了光生載流子在界面的復合和降低了本征層中電場的強度。非晶硅電池界面通過引入漸變層來改善P＼I界面和I＼N界面。非晶硅電池漸變層厚度對電池性能也是一個重要的影響因素，因而對其進行了研究和討論。通過優(yōu)化P＼I界面和I＼N界面制備得到非晶硅電池，Voc、FF分別是92

5、3mV、66.7％，非晶硅電池的效率是6.47％。通過優(yōu)化窗口層的摻雜濃度制備出了轉(zhuǎn)換效率為7.1％的非晶硅電池，其性能參數(shù)Voc、FF、Jsc分別是917mV、69.9％、11.08mA/cm2。
　　 運用美國賓州大學開發(fā)的太陽電池模擬軟件AMPS-1D對微晶硅太陽電池進行了模擬計算，微晶硅電池結(jié)構(gòu)為Glass/TCO/p/i/n/Al。重點研究了窗口層厚度、前端接觸勢壘等因素對微晶硅pin太陽電池內(nèi)建電勢和p層勢壘的影響，