柔性NIP型非晶硅太陽電池的研究.pdf

1、本文采用RF-PECVD技術(shù)，主要研究了NIP型非晶硅電池中本征層和P型窗口層的低溫沉積，并將上述材料應(yīng)用到電池中，分別在SS襯底和PI塑料襯底上進(jìn)行了柔性非晶硅電池的制備。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴低襯底溫度下制備的本征I層非晶硅材料的優(yōu)點(diǎn)之一就是寬帶隙，但其缺陷態(tài)密度也是非常大的。通過調(diào)節(jié)硅烷濃度和功率等沉積參數(shù)，以減小本征I層的缺陷態(tài)密度。隨著硅烷濃度的降低或功率的增大，材料發(fā)生從非晶硅向微晶硅的轉(zhuǎn)變過程；采用光發(fā)

2、射譜技術(shù)(OES)研究其生長動力學(xué)，隨著I層功率的增加，SiH*/Hα*是一直減小的。而對于P層窗口層材料，隨著P型材料的SC的減小，UP型材料的暗電導(dǎo)率是先增大后減小的，激活能隨著SC的變化剛好相反，是先減小后增大的；隨著125℃時P型材料SC的減小，在Raman譜(波長為325nm)中，P型材料的出現(xiàn)納米峰的臨界SC值為3％，而相應(yīng)的暗電導(dǎo)率最大對應(yīng)的臨界SC為3％；隨著P型材料硼摻雜率的增加，P型材料的暗電導(dǎo)率先增加后減小，一定程

3、度硼烷的摻雜可以提高材料的電導(dǎo)率，而過量的硼又有抑制材料晶化的作用。
　　 ⑵為了在低襯底溫度下制各出盡可能高效率的NIP型非晶硅電池，首先需要解決的問題是低襯底溫度下薄膜材料存在的較高的缺陷態(tài)密度，然后需要對電池各層薄膜材料的工藝進(jìn)一步優(yōu)化。本征層硅烷濃度對電池性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)，隨著本征層硅烷濃度的減小，電池的開路電壓、FF和效率均是先增加后減小的；詳細(xì)研究了P層硅烷濃度和硼摻雜率對電池性能的影響，發(fā)現(xiàn)P層只有在合適的硅烷

4、濃度和硼摻雜率下，相應(yīng)電池性能才能達(dá)到最優(yōu)。通過上述參數(shù)的優(yōu)化，在實(shí)際襯底溫度約為100℃左右時得到的NIP型非晶硅電池效率為3.58％。在低溫NIP型非晶硅電池中所獲得的最優(yōu)開路電壓值達(dá)0.944V。
　　 ⑶在沒有背反電極的SS不銹鋼箔柔性襯底上，對各層材料的沉積工藝、薄膜微結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，制備出的最高電池效率達(dá)5.84％，其中Jsc=12.45mA/cm2，Voc=0.845V，F(xiàn)F=0.556；而在SS/Ag/ZnO襯底