微晶硅柔性太陽(yáng)能電池的研究.pdf

1、微晶硅的電導(dǎo)率和光吸收系數(shù)(紅外譜段)高于非晶，微晶硅電池克服了非晶電池光致衰退的缺點(diǎn)。微晶硅柔性太陽(yáng)能電池利用微晶硅作為本征吸收層，具有柔性，可以彎曲，能夠覆蓋在衣服、包裹、帳篷等各種器物上，可以支持便攜設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，因而軍事和民用上有極高的應(yīng)用價(jià)值。本文在國(guó)內(nèi)首次利用VHF-PECVD法制備微晶硅柔性太陽(yáng)能電池，研究了本征微晶硅材料、摻雜材料及柔性太陽(yáng)能電池。 研究了硅烷濃度、氣體氣壓、輝光功率和襯底溫度等工藝參數(shù)對(duì)微晶硅薄膜

2、的影響：利用Raman光譜分析揭示了各工藝參數(shù)對(duì)微晶硅薄膜的晶體結(jié)構(gòu)的影響；利用XRD對(duì)微晶硅薄膜的晶向進(jìn)行了表征；SEM圖像反映了沉積條件對(duì)微晶硅薄膜表面形貌的影響；利用OES發(fā)射光譜對(duì)不同沉積條件下等離子體進(jìn)行了分析；分析了微晶硅薄膜沉積速率及電學(xué)性能隨等離子體工藝參數(shù)的變化。 研究了摻雜層對(duì)柔性nip型電池性能的影響，摻雜層利用VHF-PECVD技術(shù)生長(zhǎng)。P型材料的沉積速率隨硅烷濃度增加，硅烷濃度的變化影響了p層材料的結(jié)構(gòu)

3、和B<,2>H<,6>/SiH<,4>，B<,2>H<,6>/SiH<,4>也對(duì)材料產(chǎn)生了影響，p層材料特性的變化也相應(yīng)地改變了柔性電池的性能。n層厚度增加到320 A時(shí)，電池的效率達(dá)到最大。隨著PH<,3>/SiH<,4>的增加，n型材料的沉積速率基本不變，暗電導(dǎo)率則先增加到37S/cm然后下降，電池性能的變化趨勢(shì)與n型材料的暗電導(dǎo)率相同。 研究了不同工藝參數(shù)下本征層材料對(duì)柔性nip型電池性能的影響，制備出光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)5.3

4、3％的微晶硅柔性太陽(yáng)能電池： (1)硅烷濃度較低時(shí)，電池的Jsc和FF低。隨著硅烷濃度的增加，體復(fù)合過(guò)程減少，電池的各項(xiàng)性能參數(shù)增加。硅烷濃度大于5％后，Voc和FF增加，η和Jsc下降。 (2)隨著輝光功率的增加，電池本征層材料的晶化率增加，因而電池的Jsc增加，Voc、FF和η下降。 (3)氣壓較低時(shí)，電池的缺陷密度比較高，晶化率低，因而電池的效率差，其它參數(shù)都低。隨著氣壓的增加，電子溫度降低，離子轟擊強(qiáng)度降

5、低，因而氣壓為110和120Pa時(shí)電池的性能得到提高。氣壓增加到150Pa時(shí)，等離子體中原子氫的密度低，有利于形成非晶硅，因而此時(shí)電池的Voc和FF增加，Jsc和η下降。 (4)襯底溫度為50℃時(shí)，本征層是非晶材料，因而電池性能較差。襯底溫度高到180℃后，本征材料處于非/微晶轉(zhuǎn)變區(qū)，電池效率達(dá)到最大。隨著溫度的繼續(xù)增加，材料中晶粒的直徑增加，電池的缺陷增加，形成孔洞，因而Voc和FF持續(xù)下降，Jsc持續(xù)增加，電池的η隨著溫度的