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1、為了降低微晶硅薄膜太陽(yáng)電池的發(fā)電成本,進(jìn)一步提高電池的沉積速率與轉(zhuǎn)換效率至關(guān)重要,為了達(dá)到這個(gè)目的,本論文主要進(jìn)行了以下兩個(gè)方面的研究。 首先,我們?cè)赑ECVD中結(jié)合VHF與高壓高功率(hphP)來(lái)實(shí)現(xiàn)微晶硅薄膜材料與電池的高速生長(zhǎng)。與傳統(tǒng)的低壓低功率(lplP)下沉積的薄膜材料相比,hphP下沉積的薄膜顯示了良好的光電性能,表明了它們作為硅基薄膜太陽(yáng)能電池光吸收層的適用性。此外,本文系統(tǒng)地研究了輝光功率、氣體壓力、總氣體流量、
2、硅烷濃度(SC)與電極距離等沉積參數(shù)對(duì)太陽(yáng)能電池的沉積速率(RD)與性能的影響,在優(yōu)化的沉積條件下,本文在超過(guò)10(A)/s的沉積速率下獲得了具有當(dāng)時(shí)世界紀(jì)錄效率(9.8%)的微晶硅單結(jié)p-i-n電池?;谏鲜龅难芯拷Y(jié)果,我們提出,等離子中存在適當(dāng)比例的原子H與硅烷基團(tuán)[SiHx](x=0,1,2,or3)]對(duì)最優(yōu)電池材料的生長(zhǎng)非常重要,當(dāng)改變沉積條件時(shí),H/SiHx的比例也發(fā)生改變,我們必須改變其他沉積條件來(lái)保持適當(dāng)?shù)腍/SiHx比例
3、以達(dá)到維持最優(yōu)電池材料生長(zhǎng)的目的,而其中改變SC是最簡(jiǎn)單與最直接的方法。本文也著重研究了i層材料與太陽(yáng)電池性能的關(guān)系,我們?cè)趪?guó)際上率先使用拉曼結(jié)構(gòu)深度探測(cè)法對(duì)微晶硅電池在生長(zhǎng)方向上的結(jié)構(gòu)均勻性進(jìn)行研究,并證實(shí)在高速生長(zhǎng)的微晶硅電池中存在著結(jié)構(gòu)演變,而結(jié)構(gòu)演變損害了電池的短波響應(yīng)。 其次,我們比較了由PECVD與HWCVD沉積的微晶硅薄膜材料與電池。我們發(fā)現(xiàn)在很大的晶化率范圍內(nèi),HWCVD電池比PECVD電池具有更高的VOC與FF
4、,而且HWCVD電池能在更高的VOC(~600mV)下保持良好的性能。通過(guò)對(duì)電池的光譜響應(yīng)與暗態(tài)特性的比較,本文發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致上述兩種電池差異的原因是HWCVD電池具有更好的p/i界面特性。在PECVD電池中引入由HWCVD沉積的本征微晶硅p/ibuffer層改善了PECVD電池的p/i界面特性,并且?guī)缀跬耆藘煞N電池之間的差異,這反過(guò)來(lái)證明p/i界面的差異是導(dǎo)致電池性能差異的主要原因。我們使用了拉曼深度探測(cè)法、TEM與局部電子衍射法等方
5、法研究電池的結(jié)構(gòu)特征,發(fā)現(xiàn)這兩種電池在生長(zhǎng)方向的結(jié)構(gòu)已經(jīng)非常均勻,因此,我們沒(méi)有觀察到HW-buffer層具有抑制孵化層與結(jié)構(gòu)演變的功能,另外,在PECVD電池使用非晶HW-buffer層在i層中引入了結(jié)構(gòu)演變,但是它仍然提高了電池的VOC與FF,因此我們可以斷定在生長(zhǎng)方向上的均勻性不是導(dǎo)致PECVD與HWCVD電池之間的差異的原因。將HW-buffer應(yīng)用到PECVDhphP電池中,我們?cè)?1(A)/s的RD下獲得了10.3%的轉(zhuǎn)換效
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