论文部分内容阅读
硅基薄膜太阳电池已成为光伏发电系统中的重要组成部分，开发低成本、高效率的太阳电池是其研究的重点。对非晶硅及微晶硅太阳电池性能的提高，P型窗口层起着关键的作用。P型氢化微晶硅(p-μc-Si:H)薄膜材料具有高电导率、宽光学带隙、高的光透性以及具备一定晶化率的优点，它是非晶硅及微晶硅太阳电池理想的窗口层材料。本文通过射频等离子体增强化学气相沉积技术(RF-PECVD)，以三甲基硼(B(CH3)3，TMB)作为掺杂剂，制备p-μc-Si:H薄膜材料，并研究了其在PEN柔性衬底及SnO2玻璃衬底上非晶硅及微晶硅太阳电池中的应用。论文主要工作有：
1．p-μc-Si:H材料的制备和性能研究论文首先通过正交实验法，初步分析了硅烷浓度、B掺杂率、反应气体压强、反应气体流量等沉积参数对薄膜材料电导率、晶化率及光学带隙的影响。接着对辉光功率、衬底温度及上述参数进行进一步的研究，比较详尽的分析了各参数对p-μc-Si:H薄膜性能的影响，从而对p-μc-Si:H材料在非晶及微晶薄膜太阳电池中的应用做出有效指导。通过各参数的优化，制备出了厚度在80nm左右，暗态电导率达到0.49S/cm，光学带隙超过2.0eV的p-μc-Si:H薄膜材料。
2．p-μc-Si:H材料在非晶硅太阳电池中的应用论文研究了p-μc-Si:H作为非晶硅太阳电池的窗口层对电池性能的影响。在普通SnO2导电玻璃衬底上，通过优化p-μc-Si:H窗口层厚度、硅烷浓度、B掺杂率及辉光功率等参数，得到5.85％(Jsc:11.36mA/cm2、Voc:0.877V、FF:58.7%)的光电转换效率，使用绒面陷光结构SnO2导电玻璃作为衬底，得到电池效率6.56%(Jsc:13.8mA/cm2、Voc:0.893V、FF:53.25%)。在PEN柔性衬底上，通过优化p-μc-Si:H硅烷浓度及B掺杂率，制备出效率为4.63%的非晶硅太阳电池(Jsc=10.08mA/cm2、Voc=0.863V、FF=53.21%)。
3．p-μc-Si:H材料在微晶硅薄膜太阳电池中的应用论文研究了p-μc-Si:H作为微晶硅薄膜太阳电池的窗口层对电池性能的影响。关于p/i界面及p-μc-Si:H掺杂率对电池的性能影响进行了深入的研究，p/i界面分别使用了对P层表面进行氢处理及P层表面梯度B掺杂的界面处理方法，20s的氢处理与30s的梯度B掺杂下得到电池的性能最优，且两种界面处理方法对电池性能的改善效果相近。在普通SnO2导电玻璃衬底上，得到效率3.28%(Jsc:18mA/cm2、Voc:0.44V、FF:41.23%)的微晶硅薄膜太阳电池。使用绒面陷光结构的SnO2导电玻璃衬底，得到效率4.23%(Jsc:21.79mA/cm2、Voc:0.483V、FF:40.13%)的微晶硅薄膜太阳电池。