柔性衬底微晶硅太阳电池量子效率的研究
提高微晶硅薄膜太阳电池效率的研究
提高微晶硅薄膜太阳电池效率的研究3张晓丹 赵 颖 高艳涛 陈 飞 朱 锋 魏长春 孙 建 耿新华 熊绍珍(南开大学光电子薄膜器件与技术研究所,天津 300071)(南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室,天津 300071)(2006年3月29日收到;2006年8月15日收到修改稿) 采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了系列微晶硅薄膜太阳电池,指出了气体总流量和背反射电极的类型对电池性能参数的影响.电池的I 2V 测试结果表明:随反应气体总流量的增加,对应电池的短路电流密度、开路电压和填充因子都有很大程度的提高,结果使得电池的光电转换效率得以提高.另外,ZnO ΠAg ΠAl 背反射电极能明显提高电池的短路电流密度,进而也提高了电池的光电转换效率.对气体总流量和背反射电极类型影响电池效率的原因进行了分析.关键词:微晶硅薄膜太阳电池,气体流量,ZnO ΠAg ΠAl 背反射电极PACC :8630J ,8115H ,7360F3国家重点基础研究发展规划(批准号:G 2000028202,G 2000028203)、国家自然科学基金(批准号:60506003)、天津市自然科学基金(批准号:05Y F JM JC01600)、科学技术部国际合作计划(批准号:2005197)和教育部新世纪优秀人才支持计划资助的课题. E 2mail :xdzhang @11引言微晶硅薄膜太阳电池已成为硅基薄膜太阳电池的研究热点[1—3].这是由于微晶硅薄膜太阳电池与非晶硅薄膜太阳电池组成叠层电池可充分地利用太阳光谱,使得电池的光电转换效率提高.要获得更高效率的非晶硅Π微晶硅叠层电池[4],制备出高效率的单结微晶硅薄膜太阳电池是前提条件之一.在国外,单结微晶硅太阳电池的效率虽然已接近10%[5],但有许多问题尚未解决.在国内,经过近几年的研究,对微晶硅材料的认识已逐步深入[6—10],同时在微晶硅薄膜太阳电池的研究方面也取得了一定的成果[11,12].本文主要通过改变气体总流量和背反射电极的类型,研究制备微晶硅薄膜太阳电池性能参数的变化规律,为进一步提高微晶硅薄膜太阳电池的效率提供依据.21实 验实验中所有电池都是在辐射型多功能化学气相沉积系统(cluster C VD )中制备.实验的本底真空保持在5.0×10-6Pa 左右.其中电池中的p 层和i 层所用的激发频率为60MH z ,而n 层采用的是射频(13.56MH z )激励源.每个硅烷浓度系列电池中的p 层和n 层的条件都固定不变.电池有源i 层硅烷浓度的变化范围为4%—515%.B 系列电池有源i 层的气体总流量是A 系列电池的2.4倍,其他条件相同.电池的结构是p 2i 2n 型,电池的I 2V 特性测试所用光强为AM115(100mW Πcm 2).电池的厚度通过X p 22型台阶仪测试.31结果及讨论3111气体总流量对微晶硅薄膜太阳电池性能的影响 图1给出了两个不同硅烷浓度系列(4%—515%),在辉光功率和气体压力相同而流量不同的条件下制备微晶硅薄膜太阳电池各性能参数测试结果.电池的基本结构是玻璃Π氧化锌Π微晶硅p 层Π微晶硅i 层Π非晶硅n 层Π铝.A 系列电池的厚度小于第55卷第12期2006年12月100023290Π2006Π55(12)Π6697204物 理 学 报ACT A PHY SIC A SI NIC AV ol.55,N o.12,December ,2006ν2006Chin.Phys.S oc.110μm ,B 系列电池的厚度都在1.2μm 左右.从图1(a )可以看出:总的趋势是电池的开路电压V oc 随硅烷浓度的增加而逐渐增加,相同的硅烷浓度条件下,随气体总流量增大对应电池的开路电压V oc 提高.这样的结果来源于材料的结构变化,即材料的晶化程度随硅烷浓度或气体流量的增加而逐渐减小.从图1(b )短路电流密度J sc 的结果也可看出,流量增大对应电池的短路电流密度J sc 增大,原因是由于流量增大制备的电池质量得到了改善.实际上,电池的短路电流密度J sc 与电池厚度有一定关系[13].由于B 系列电池的厚度比A 系列电池的厚度大,因此,一定程度上也提高了电池的短路电流密度J sc .图1(c )表明,随气体流量的增加,对应电池的填充因子也得到了改善.由此可见,气体总流量增大后电池的各个性能参数都得到了明显改善,结果使得电池光电转换效率得到了很大提高.在没有使用ZnO ΠAg 背反射电极的情况下,电池的效率达到了7.1%. 实际上,气体流量增加后主要是减少了反应物图1 不同流量条件下电池开路电压(a )、短路电流密度(b )、填充因子(c )和转换效率(d )随硅烷浓度的变化在反应室里的滞留时间τres ,而滞留时间τres 与电极面积A 、电极间距离d el 、沉积气压p dep 和气体总流量f total 有关[14],τres =Ad el p depf total p 0,式中p 0为标准大气压.气体滞留时间的减少,降低了高硅烷产生概率,这样反应室中的气体就比较新鲜,结果提高了制备电池的质量,从而表现为各个性能参数都得到了提高.3121背反射电极对微晶硅薄膜太阳电池性能的影响作为微晶硅薄膜太阳电池的背反射电极,在很大程度上决定着器件的性能[15].常用的背反射电极是Ag ,Al 以及ZnO 与它们的组合.图2给出了采用两种不同的背反射电极制备电池的I 2V 特性曲线,其中ZnO ΠAl 背反射电极是采用溅射的方法制备ZnO 后再热蒸发Al.从图2可以看出,采用ZnO ΠAl背反射电极后,电池的短路电流密度得到了大幅度的提高,从1915mA Πcm 2增加到了23mA Πcm 2.这说明采用ZnO ΠAl 背反射电极后,增强了光在有源层中的吸收,使得电池的短路电流密度得以提高.从图2还可以看出,电池的背反射电极采用ZnO ΠAl 时,其填充因子降低.这是由于采用溅射技8966物 理 学 报55卷图2 采用ZnOΠAl和Al背反射电极制备电池的I2V曲线 曲线a为ZnOΠAl背反射电极,曲线b为Al背反射电极术制备ZnO薄膜过程中,离子轰击使电池的iΠn结特性变差所致.为此,采用金属有机物化学气相沉积方法制备了ZnO背反射电极,为进一步提高电池的短路电流密度,又热蒸发了Ag背反射电极.图3给出了Al背反射电极和ZnOΠAgΠAl背反射电极制备电池的I2V特性测试结果.从图3中可以看出, ZnOΠAgΠAl背反射电极的使用,明显地提高了电池的开路电压和短路电流密度,最终使电池的光电转换效率达到了817%.图3 采用ZnOΠAgΠAl和Al背反射电极制备电池的I2V曲线—□—为ZnOΠAgΠAl背反射电级,—●—为Al背反射电极图4 高效率微晶硅薄膜太阳电池的I2V曲线(背反射电极为ZnOΠAgΠAl)3131高效率微晶硅太阳电池的制备通过以上分析可知,气体流量和背反射电极对微晶硅薄膜太阳电池的性能有很大的影响.在上述参数综合优化的基础上,采用溅射腐蚀的ZnO薄膜作为前电极、在气体流量为240cm3Πmin、背反射电极为ZnOΠAgΠAl的情况下,获得了光电转换效率达912%的单结微晶硅薄膜太阳电池.从图4可以看出,电池的短路电流密度Jsc达到了2615mAΠcm2、开路电压Voc为0155V、填充因子为63%.41结 论采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了系列微晶硅薄膜太阳电池.结果表明:反应气体总流量增加,即反应物在反应室中滞留时间的减小,有利于提高微晶硅薄膜太阳电池的各个性能参数,结果使得电池的光电转换效率得到了提高.另外,与Al电极和ZnOΠAl电极相比,ZnOΠAgΠAl背反射电极很大程度地提高了电池短路电流密度,与此同时,还能使其他的性能参数保持不变或有所提高,从而明显地提高了电池的光电转换效率.通过对各个参数的综合优化,获得了光电转换效率达912%的单结微晶硅薄膜太阳电池.996612期张晓丹等:提高微晶硅薄膜太阳电池效率的研究[1]Shah A,M eier J,Vallat2Sauvain E et al2002Thin Solid Films403—404179[2]Saitoh K,Ishiguro N,Y anagawa N et al1996J.Non2cryst.Solids198—2001093[3]Rech B,R oschek T,Muller J et al2001Solar Energy Mater.SolarCells66267[4]M eier J,Dubail S,G olay S et al2002Solar Energy Mater.SolarCells74457[5]M ai Y,K lein S,Carius R et al2005J.Appl.Phys.97114913[6]Zhang X D,Zhao Y,Zhu F et al2005Appl.Sur f.Sci.2451[7]Zhang X D,Zhao Y,Zhu F et al2005Acta Phys.Sin.54445(inChinese)[张晓丹、赵 颖、朱 锋等2005物理学报54445] [8]Zhu F,Zhang X D,Zhao Y et al2004Chin.J.Semicond.251700(in Chinese)[朱 锋、张晓丹、赵 颖等2004半导体学报251700][9]G ao X Y,Li R,Chen Y S et al2006Acta Phys.Sin.5598(inChinese)[郜小勇、李 瑞、陈永生等2006物理学报5598] [10]Zhou B Q,Liu F Z,Zhu M F et al2005Acta Phys.Sin.542173(in Chinese)[周丙卿、刘丰珍、朱美芳等2005物理学报542173][11]Zhang X D,Zhao Y,G ao Y T et al2005Acta Phys.Sin.541899(in Chinese)[张晓丹、赵 颖、高艳涛等2005物理学报541899][12]Zhang X D,Zhao Y,Zhu F et al2005Chin.J.Semicond.2652(in Chinese)[张晓丹、赵 颖、朱 锋等2005半导体学报2652[13]Vetterl O,Lambertz A,Dasgupta A et al2001Solar Energy Mater.Solar Cells66345[14]R oschek T,Rech B,Muller T et al2004Thin Solid Films451—452466[15]K eppner H,M eier J,T orres P et al1999Appl.Phys.A69169Inve stigation of improved conversion efficiency of microcrystallinesilicon thin film solar cells3Zhang X iao2Dan Zhao Y ing G ao Y an2T ao Chen Fei Zhu Feng W ei Chang2ChunSun Jian G eng X in2Hua X iong Shao2Zhen(Institute o f Photo2electronic Thin Film Devices and Technology,Nankai Univer sity,Tianjin 300071,China)(K ey Laboratory o f Photo2electronic Thin Film Devices and Technology o f Tianjin,Nankai Univer sity,Tianjin 300071,China)(Received29M arch2006;revised manuscript received15August2006)AbstractA series of m icrocrystalline silicon thin films solar cells were fabricated by very high frequency plasma enhanced chem ical vapor deposition at different total gas flow rates and on different back reflectors.The results of I2V measurements of solar cells showed that the characteristic parameters of solar cells were all im proved w ith the increase of total flow rate,so conversion efficiency of solar cells were increased.In addition,short circuit current(J sc)of solar cells was greatly reduced,as a result, conversion efficiency of solar cells were im proved when ZnOΠAgΠAl back reflector were incorporated into solar cells.The details can be seen in the paper.K eyw ords:m icrocrystalline silicon thin film solar cells,total gas flow rate,ZnOΠAgΠAl back reflectorPACC:8630J,8115H,7360F3Project supported by the S tate K ey Development Program for Basic Research of China(G rant N os.G2000028202,G2000028203),the National Natural Science F oundation of China(G rant N o.60506003),the Natural Science F oundation of T ianjin,China(G rant N o.05Y F JM JC01600),the InternationalC ooperation Program of M inistry of Science and T echnology,China(G rant N o.2005197)and the Program for the New Century Excellent T alents inUniversity of M inistry of Education,China.E2mail:xdzhang@0076物 理 学 报55卷。
隧穿结对柔性衬底非晶硅_微晶硅叠层太阳电池特性的影响
第39卷第5期 人 工 晶 体 学 报 Vol .39 No .5 2010年10月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS Oct ober,2010 隧穿结对柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池特性的影响周丽华,刘 成,叶晓军,钱子勍,陈鸣波(上海空间电源研究所,上海200233)摘要:采用等离子体化学气相沉积(PECVD )方法在不锈钢柔性衬底上制备了不同厚度的硅基p +/n +隧穿结,应用于非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分析了其对太阳电池电学和光学特性的影响。
发现p +层厚度增加后,电池的开路电压提高,短路电流密度减小;随着n +层厚度的变化,电池的短路电流密度和填充因子均存在一个最佳值。
将优化后的p +/n +隧穿结分别应用于不锈钢衬底和聚酰亚胺衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分别获得了9.95%(A M0,1353W /m 2)和9.87%(AM0,1353W /m 2)的光电转换效率。
关键词:柔性衬底;隧穿结;非晶硅/微晶硅;叠层太阳电池中图分类号:O484;TK514文献标识码:A文章编号:10002985X (2010)0521136205Effect of Tunnel Juncti on s on Properti es of Am orphousS ili con /M i crocryst a lli n e S ili con Tandem Sol ar Cells on Flex ible Substra tesZHOU L i 2hua,L IU Cheng,YE X iao 2jun,Q IAN Z i 2qing,CHEN M ing 2bo(Shanghai I nstitute of Space Power 2s ources,Shanghai 200233,China )(Received 5M ay 2010,accepted 29June 2010)Abstract:Series of p +/n +tunnel juncti ons with different thickness of a mor phous silicon /m icr ocrystallinesilicon s olar cells were p repared by p las ma enhanced che m ical vapor depositi on (PECVD ).Theinfluences of p +/n +tunnel juncti ons on the electrical and op tical p r operties of s olar cells wereinvestigated .It is f ound that the open circuit voltage increased and the short circuit current decreased asthe thickness of p +layer increasing,and the short circuit current and FF have a best value when thethickness of n+layer changes .W ith the op ti m ized p +/n +tunnel juncti ons,a mor phous silicon /m icr ocrystalline silicon tande m s olar cells on stainless steel flexible substrates with conversi on efficiencyof 9.95%(AM0,1353W /m 2)and on polyi m ide with 9.35%(AM0,1353W /m 2)were obtained .Key words:flexible substrates;tunnel juncti ons;a mor phous silicon /m icr ocrystalline silicon;tande m s olar cells 收稿日期:2010205205;修订日期:2010206229 基金项目:上海市博士后科研资助计划项目(08R21420200);上海市引进技术的吸收与创新计划项目(07X I 22016) 作者简介:周丽华(19832),女,江苏省人,工程师。
柔性薄膜太阳能电池的研究进展
池，按照衬底的种类可分为硬衬底和柔性衬底２大类。 柔性衬底薄膜太阳能电池是指在柔性材料（如不锈钢、 聚酯膜等）上制作 的 薄 膜 太 阳 能 电 池。 与 晶 体 硅 片 太 阳能电池和硬衬底（如玻璃）薄膜太阳能电池相比，柔 性薄膜太阳能电池具有可弯曲、不易破碎、质量轻等特 点，且应用广泛。新的无机和有机太阳能材料的研究， 新型太阳能电池结构的探索，卷对卷（ｒｏｌｌ－ｔｏ－ｒｏｌｌ）的印
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ
ＬＩ Ｒｏｎｇｒｏｎｇ１，ＺＨＡＯ Ｊｉｎｊｉｎ１，ＳＩ Ｈｕａｙａｎ１，ＢＩＡＮ Ｚｈｉｊｉａｎ２，ＭＡ Ｈｕｉｄｏｎｇ２，ＤＩＮＧ Ｚｈａｎｌａｉ１，３ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｔｉｅｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈｉＪｉａＺｈｕａｎｇ ０５００４３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｊｉｎｇｌｏｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，ＸｉｎｇＴａｉ ０５５５５０，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；３．Ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ
１ 柔性衬底材料
为 实 现 卷 对 卷 大 批 量 、低 成 本 制 造 ，柔 性 薄 膜 太 阳 能 电 池 所 用 的 柔 性 衬 底 （或 称 基 底 ）材 料 应 具 有 如 下性能：１）足 够 的 强 度，能 够 承 受 制 备 过 程 中 的 张 拉应力；２）良 好 的 热 稳 定 性，制 备 过 程 中 衬 底 保 证 一定的温度；３）热膨胀系数与 ｐ－ｎ 结光电转换材 料 相匹配；４）价格尽量低 廉；５）良 好 的 透 光 性。 此 类 薄膜太阳能电池可以与建筑物窗户实现一体化。目 前柔性薄膜太阳能电池采用的衬底材料可分为２大 类 ：金 属 及 其 合 金 和 聚 合 物 。 １．１ 金 属 及 其 合 金
计算机模拟微晶硅薄膜太阳电池量子效率
计算机模拟微晶硅薄膜太阳电池量子效率康健;马骁;张振友;刘达【摘要】太阳电池的性能参数不仅受到本征层厚度的影响,也受本征活性层晶化率影响.基于AMPS-1D仿真软件,在模拟无缓冲层和最佳缓冲层两种条件下,计算不同本征层厚度和晶化率时电池相关参数.计算数据表明,缓冲层厚度在100 nm时,太阳电池性能最好,且高于无缓冲层情况;量子效率在长波段与本征层晶化率正相关,晶化率提高的同时,电池的短路电流增大,转换效率与填充因子降低.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)008【总页数】4页(P1184-1186,1229)【关键词】太阳电池;晶化率;最佳缓冲层【作者】康健;马骁;张振友;刘达【作者单位】唐山职业技术学院,河北唐山063000;唐山学院,河北唐山063000;华北理工大学,河北唐山063000;中国北车股份有限公司,河北唐山063000【正文语种】中文【中图分类】TM914太阳电池在清洁能源发展进程中具有重要的地位，其中微晶硅薄膜电池受到了广泛关注[1]，主要是由于这种间接带隙半导体材料的吸收系数α低于传统的非晶硅，效率高且稳定[2-3]。
但这种电池需要具有1 μm以上的本征活性层，才能更好地吸收太阳光，这就要求晶膜的沉积效率要尽可能高。
甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)方法被证明在高压条件下能有效地促进薄膜生长速率，但其缺点在于沉积过程中产生的高能粒子会导致缺陷的产生以及影响本征层的正常晶化生长。
这种方法会降低电池效率，原因在于p型掺杂层和本征层的界面引入了缺陷，其受到破坏直接导致非晶孵化层的增加。
一种新的低速沉积p/i缓冲层的方法被提出并被认为有助于解决上述问题，这种方法在沉积本征薄膜之前会先较慢地沉积一层本征薄膜到p层上。
1 研究方法采用美国宾州大学设计的AMPS-1D软件，模拟计算无缓冲层以及最佳缓冲层条件下薄膜太阳电池性能参数，探究本征活性层晶化率和量子效率与电池性能参数关系。
《柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控》范文
《柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控》篇一一、引言随着科技的不断进步，可再生能源的研究与应用日益受到人们的关注。
其中，太阳能电池作为一种高效、环保的能源转换设备，其发展尤为重要。
柔性薄膜硅及SHJ（异质结）太阳电池作为太阳能电池的一种，具有重量轻、柔韧性好、效率高等优点，在众多领域有着广泛的应用前景。
本文旨在探讨柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控。
二、柔性薄膜硅材料及其特性柔性薄膜硅材料作为一种新型的太阳能电池材料，其优势在于其具有较高的光电转换效率、良好的柔韧性和较低的成本。
这种材料主要由硅基薄膜和柔性基底组成，其中硅基薄膜可以是多晶硅、非晶硅等不同形式的硅。
1. 材料组成与结构柔性薄膜硅材料的制备主要包括薄膜的制备和基底的选材。
硅基薄膜通过物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等技术制备而成，具有较好的光吸收性能和导电性能。
基底材料的选择主要考虑其柔韧性、耐热性、成本等因素，常用的有聚酰亚胺（PI）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）等。
2. 输出特性柔性薄膜硅太阳电池的输出特性主要受光照强度、温度等因素的影响。
在光照强度一定的条件下，其电流-电压曲线呈典型的PN结二极管特性，具有良好的光电转换效率和填充因子。
同时，柔性薄膜硅太阳电池还具有较高的温度系数，能够在较宽的温度范围内保持稳定的输出性能。
三、SHJ太阳电池材料与输出特性SHJ太阳电池是一种采用异质结结构的太阳能电池，其优点在于具有较高的开路电压和填充因子，以及较低的光照诱导衰减。
1. 材料组成与结构SHJ太阳电池主要由P型非晶硅层、I型硅基材料层和N型非晶硅层组成，形成了一个P-I-N的异质结结构。
这种结构使得电池在光照条件下能够有效地分离光生载流子，从而提高光电转换效率。
2. 输出特性SHJ太阳电池的输出特性主要表现在其电流-电压曲线上。
在光照条件下，其开路电压较高，短路电流密度较大，填充因子也较高。
此外，SHJ太阳电池还具有较好的温度稳定性和光谱响应范围。
柔性CZTSSe太阳电池的制备及性能研究
柔性CZTSSe太阳电池的制备及性能研究YAN Qiong;LI Hong-nan;LIN Xiao-yuan【摘要】采用溶液法及后硒化处理的方式在柔性钼衬底上制备铜锌锡硫硒薄膜,并通过XRD、EDS、Raman和SEM分析薄膜的结晶性、物相和形貌.研究金属成分含量对CZTSSe薄膜形貌的影响,最终在柔性衬底上制备出成分均匀可控、无二元或三元杂相、结晶致密连续的CZTSSe薄膜,并以此为基础制备结构为Mo/CZTSSe/CdS/i-ZnO/ITO/Ag的柔性太阳电池,得到的电池最高效率为3.83％.【期刊名称】《福建江夏学院学报》【年(卷),期】2019(009)003【总页数】9页(P110-118)【关键词】柔性薄膜太阳电池;铜锌锡硫硒;背接触;载流子输运【作者】YAN Qiong;LI Hong-nan;LIN Xiao-yuan【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】TM914.4一、研究背景太阳能的开发与利用有助于应对能源短缺和环境污染这两大挑战，实现可持续发展，因此各国都在大力扶持光伏产业。
不同太阳能电池技术的光电转化效率发展历程如图1所示。
[1]其中，铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜太阳电池由于其组成元素地壳储量丰富、绿色环保、轻质、可柔性等优点而得到广泛关注。
相比于传统的刚性电池，柔性太阳电池具有材质柔软、质量轻、功率质量比高、生产过程能耗小、易于实现卷对卷大面积连续生产等优点，可望扩展太阳电池的应用领域。
采用能够耐受CZTS基薄膜整个制备过程并保持高转换效率的柔性背电极材料来制备柔性器件是一项有意义的工作。
近年来，CZTS基太阳电池在刚性衬底上的最高转换效率已达12.6%，而在柔性衬底上的最高效率仅为7.04%，因此需要进一步研究基于柔性衬底的CZTS基薄膜的成膜工艺，探究电池内载流子的输运机理，为提高电池效率提供实验数据和理论支撑。
本文围绕柔性CZTSSe太阳电池开展研究工作，采用溶液法及后硒化处理的方式在柔性钼衬底上制备CZTSSe薄膜，以此为基础制备柔性CZTSSe太阳电池并研究其光电性能。
微晶硅薄膜太阳电池关键技术的研究与模拟的开题报告
微晶硅薄膜太阳电池关键技术的研究与模拟的开题报告一、课题背景和意义太阳能电池是一种将光能转化为电能的器件，其应用已经涉及到了生活的方方面面。
对于太阳能电池而言，提高其光电转换效率是提升其实际利用价值的有效手段。
微晶硅薄膜太阳电池在光电转换效率、制造成本等方面具备优势，因此是目前研究较为活跃的太阳能电池类型之一。
针对微晶硅薄膜太阳电池的制造工艺和关键技术进行研究是提高其光电转换效率的基础。
在科学研究中，常常会利用计算机进行建模和模拟，研究形成该结构的关键因素，进而确定如何实现最佳性能。
本文旨在研究微晶硅薄膜太阳电池的关键制造工艺和技术，通过数值模拟对其光电转换性能进行分析，为其实际应用提供理论依据和技术支持。
二、研究内容和方法1. 研究目标：（1）理解微晶硅薄膜太阳电池的制造原理和关键技术；（2）研究微晶硅材料的光学性质，并建立光学模型；（3）使用有限元方法对微晶硅材料的电学性质进行建模；（4）结合微晶硅材料的光学和电学性质，建立微晶硅薄膜太阳电池的模型；（5）利用该模型对微晶硅薄膜太阳电池的光电转换性能进行分析。
2. 研究方法：（1）文献调研：对微晶硅薄膜太阳电池的制造原理和关键技术进行综述，并对目前已有的研究成果进行梳理；（2）光学建模：使用光学软件对微晶硅材料的光学特性进行建模；（3）电学建模：采用有限元分析软件对微晶硅材料的电学性质进行建模；（4）模型建立：结合微晶硅材料的光学和电学模型，建立微晶硅薄膜太阳电池的模型；（5）性能分析：利用该模型对微晶硅薄膜太阳电池的光电转换性能进行分析，包括光吸收率、光电转换效率等指标，并对其优化方法进行讨论。
三、预期成果本研究将通过对微晶硅薄膜太阳电池的制造工艺和关键技术进行分析，建立微晶硅薄膜太阳电池模型，通过数值模拟对其光电转换性能进行分析，进一步了解微晶硅薄膜太阳电池的特性，为其在实际应用中提高光电转换效率提供技术支持。
预期成果包括：（1）建立微晶硅薄膜太阳电池光学和电学模型；（2）对微晶硅薄膜太阳电池的光学和电学性能进行建模和分析；（3）提出微晶硅薄膜太阳电池的优化策略，为其实际应用提供技术支持。
太阳能电池发展现状及高效率实例
太阳能电池发展现状及其转换效率的提高及实例因为能源危机，环境问题，清洁的太阳能电池是不错的选择。
一太阳能电池发展概况目前研发出来的或者正在开发的太阳能电池有：晶体硅太阳电池，III-V族太阳电池，硅基薄膜太阳电池，CIGS太阳电池，染料敏化电池，纳米太阳电池。
晶体硅太阳电池的种类：HIT太阳电池，PERL太阳电池，OCEO 太阳电池，Pluto太阳电池。
HIT太阳电池，结构简单，效率高，具有产能优势；Pluto太阳电池去除或简化了PERL太阳电池电池的一些材料和工艺，已实现产业化，Pluto多晶硅太阳电池，材料多晶硅成本低，转换效率也已经实用。
目前产业化的电池还有，丝网印刷电池，掩埋栅电池，高效背面点接触电极电池。
III-V族太阳电池的种类：GaAs系太阳电池，InP系太阳电池，薄膜III-V族太阳电池，量子阱/点太阳电池，多结太阳电池，热光伏电池，分谱太阳电池，III-V族半导体中间带太阳电池。
制备方法：液相外延技术，金属有机化学气相沉积技术，分子束外延技术。
近几年，叠层电池效率的迅速提高以及聚光太阳电池技术的发展和设备的不断改进，使聚光III-V族太阳电池系统的成本大大降低。
2009年德国已经研制出高达41.4的GaInP/GaInAs/Ge叠层太阳电池。
硅基薄膜太阳电池包括非晶硅、微晶硅薄膜太阳电池，研发的种类有：a-SiC/a-Si异质结太阳电池，uc-Si薄膜太阳电池，非晶硅/微晶硅串联太阳电池。
制备方法较多，值得关注的新方法有热膨胀等离子体沉积法，常压等离子气相沉积法。
产业化生产技术：以玻璃衬底的硅基薄膜太阳电池制备技术，非晶硅薄膜的柔性衬底、卷到卷太阳电池制备技术。
硅基薄膜太阳电池所需原材料少，可大面积沉积，成本低，可沉积到柔性衬底上，柔性衬底的电池可以装在非平整的建筑物表面上，但转化效率低，仅7.5%-8.5%，非晶硅和非晶锗硅合金电池的光诱导衰退，是需要解决的问题。
CIGS太阳电池研发的有:柔性金属CIGS电池、聚合物衬底CIGS 薄膜电池。
《柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控》范文
《柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控》篇一一、引言随着科技的不断进步，可再生能源的研究与应用日益受到人们的关注。
其中，太阳能电池作为将太阳能转化为电能的设备，其发展与应用更是备受瞩目。
近年来，柔性薄膜硅及SHJ （Silicon Heterojunction）太阳电池因其高效率、低成本、柔性等特点，成为了研究的热点。
本文将就柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控进行探讨，旨在为相关研究与应用提供参考。
二、柔性薄膜硅材料1. 材料组成柔性薄膜硅材料主要由硅基材料、透明导电膜以及界面修饰层等组成。
其中，硅基材料是太阳能电池的核心材料，具有较高的光电转换效率。
透明导电膜能够提高薄膜的导电性能，降低电池的电阻。
界面修饰层则能够提高电池的光吸收效率和光生载流子的收集效率。
2. 制备工艺柔性薄膜硅材料的制备工艺主要包括化学气相沉积法、物理气相沉积法、溶胶凝胶法等。
这些制备工艺具有较高的可重复性和稳定性，能够制备出高质量的薄膜材料。
三、SHJ太阳电池1. 结构特点SHJ太阳电池是一种具有异质结结构的太阳能电池，其结构特点是在硅基材料上形成一种异质结界面，从而提高光生载流子的收集效率和光电转换效率。
此外，SHJ太阳电池还具有较高的开路电压和填充因子，能够提高电池的输出性能。
2. 工作原理SHJ太阳电池的工作原理主要是利用光生电效应和异质结效应。
当光线照射在电池表面时，硅基材料吸收光能并产生光生电子和光生空穴，然后被异质结界面分离并收集，从而产生电流。
此外，异质结界面还能够抑制载流子的复合，提高电池的输出性能。
四、输出特性调控1. 掺杂浓度调控掺杂浓度是影响太阳能电池输出性能的重要因素之一。
通过调整掺杂浓度，可以改变载流子的浓度和扩散长度，从而影响电池的输出电压和电流。
适当的掺杂浓度可以提高电池的光电转换效率和输出功率。
2. 界面修饰层优化界面修饰层是提高太阳能电池性能的关键因素之一。
通过优化界面修饰层的材料和结构，可以提高光吸收效率和光生载流子的收集效率，从而提高电池的输出性能。
【能源2020】钙钛矿火热,柔性太阳电池发展研究
中国科学院大连化学物理研究所陕西师范大学，中国工程科学一、前言当前，太阳电池发展的趋势是薄膜化和柔性化。
相比于晶体硅太阳电池，薄膜太阳电池所需原材料更少、能耗更低、成本更低。
此外，薄膜太阳电池可制备在金属箔和塑料衬底上，形成柔性太阳电池。
柔性太阳电池具有重量轻、可弯曲、便于携带和运输等优点，可应用在卫星、飞艇、无人机、单兵装备等国防军工领域，以及光伏建筑一体化、可穿戴智能设备等民用领域，具有广阔的市场前景。
目前，已经商业化的薄膜太阳电池有硅薄膜太阳电池、碲化镉太阳电池和铜铟镓硒太阳电池，这三种商业化的薄膜太阳电池均以玻璃为衬底。
此外，需要特别指出的是，钙钛矿薄膜太阳电池是最近薄膜太阳电池研究的热点。
短短9年时间，电池效率从2009年的3.8%，提升到现在的22.7%，极具商业化发展潜力。
以上四种薄膜太阳电池均可制备在金属箔和塑料衬底上，形成柔性太阳电池。
本文将分别介绍不同种类柔性太阳电池的发展现状、存在的问题以及发展的建议。
二、柔性太阳电池的发展现状目前，柔性太阳电池主要有柔性硅薄膜太阳电池、柔性铜铟镓硒太阳电池、柔性碲化镉太阳电池和柔性钙钛矿太阳电池，可用作柔性衬底的材料主要有金属箔（不锈钢、钼、钛、铝、铜等）和塑料（PI、PEN、PET等）。
其中，已经有商业化组件的电池是柔性硅薄膜太阳电池和柔性铜铟镓硒太阳电池。
（一）柔性硅薄膜太阳电池硅薄膜太阳电池是最早进行研究并实现商业化的薄膜太阳电池。
由于硅薄膜带隙在 1.1~1.7eV范围内可调，能够吸收不同波段的太阳光。
因此，硅薄膜太阳电池可制备成单结或多结太阳电池。
硅薄膜太阳电池可制备在不锈钢和塑料衬底上，形成柔性硅薄膜太阳电池。
根据衬底的透明度不同，柔性衬底硅薄膜太阳电池结构可分为nip型或pin型，电池结构如图1所示。
效率最高的柔性硅薄膜太阳电池是由美国UnitedSolar公司在不锈钢衬底上制备的，最高效率是16.3%，面积是0.25cm2；效率最高的柔性硅薄膜太阳电池组件孔径效率是8.2%，功率是144W，也是由美国UnitedSolar公司制备的。
微晶硅NIP太阳电池
基金项目:教育部光电子信息技术科学重点实验室开放课题(2005218);天津市科技发展计划项目(06Y FG ZG X 02100);南开大学博士启动基金(J02033)微晶硅NIP 太阳电池俞远高1,杨瑞霞1,侯国付2,薛俊明2(11河北工业大学信息工程学院,天津300130;21南开大学光电子薄膜技术与器件研究所,天津300071)摘要:微晶硅NIP 太阳电池具有许多优点,如用于制备柔性太阳电池可极大地扩展太阳电池的应用空间,保护窗口层免受等离子轰击以保持其性能,以及扩大窗口层的光学带隙提高太阳电池的开路电压和短路电流等。
综合介绍了微晶硅NIP 太阳电池的基本原理、研究现状、存在的问题并展望其发展前景。
关键词:微晶硅;NIP ;太阳电池中图分类号:TK 514 文献标识码:A 文章编号:10032353X (2007)032193204Microcrystalline Silicon NIP Solar CellsY U Y uan 2gao 1,Y ANG Rui 2xia 1,HOU G uo 2fu 2,X UE Jun 2ming 2(11School o f Information Engineering ,Hebei Univer sity o f Technology ,Tianjin 300130,China ;21Institute o f Opto 2Electronic Thin Film Device ,Nankai Univer sity ,Tianjin 300071,China )Abstract :Microcrystalline Si NIP s olar cell has many advantages.It can be used for producing flexible s olar cells which greatly extend the application space of s olar cell ,protecting window layer from plasma bombardment and enlarging optical bandgap of window layer s o as to increase the open circuit v oltage and short circuit current and s o on.Its operation principle ,current research status ,existing problems and prospects were reviewed.K ey w ords :microcrystalline Si ;NIP ;s olar cells1 引言硅基薄膜太阳电池按沉积顺序,分为顶衬结构和底衬结构两种,又称为PI N 和NIP [1]。
一种柔性高效晶体硅太阳电池及其制造方法[发明专利]
![一种柔性高效晶体硅太阳电池及其制造方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f57f7946dd3383c4ba4cd203.png)
专利名称：一种柔性高效晶体硅太阳电池及其制造方法专利类型：发明专利
发明人：余林蔚,李成栋
申请号：CN201410155446.1
申请日：20140417
公开号：CN103943724A
公开日：
20140723
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种柔性高效晶体硅太阳电池及其制造方法，先在晶体硅衬底上制作至适宜的正面结构，制作保护层将正面结构保护好，用化学刻蚀方法从背面将衬底减薄至呈现柔性，去除保护层，再制作背面结构及完善正面结构；衬底为晶体硅；完整的正面结构为陷光化/发射区/钝化减反层/正面电极；保护层在化学刻蚀体系中具有优良的耐腐蚀性，稳定性，完整性；化学刻蚀方法从背面将衬底减薄至一定厚度，表现出优良的柔性；背面结构为背面场/钝化层/背面电极。
本发明实现了用晶体硅作为柔性电池的吸收基区，具有优良的光电性能，是获得高效柔性电池的基础。
申请人：南京大学
地址：210093 江苏省南京市鼓楼区汉口路22号
国籍：CN
代理机构：南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：陈建和
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低成本衬底上晶体硅薄膜太阳电池的研究共3篇
低成本衬底上晶体硅薄膜太阳电池的研究共3篇低成本衬底上晶体硅薄膜太阳电池的研究1低成本衬底上晶体硅薄膜太阳电池的研究随着能源紧缺和全球气候变化不断加剧，太阳能产业越来越受到人们的关注。
目前，太阳电池主要分为多晶硅太阳电池和单晶硅太阳电池两大类，但这两种电池都存在成本高和制造周期长等缺点。
因此，开发低成本的太阳电池制造技术是一个非常迫切的问题。
在这个背景下，低成本衬底上制造晶体硅薄膜太阳电池的研究引起了广泛的关注。
该技术采用的是非晶硅或多晶硅制作衬底，然后在衬底上沉积单晶硅薄膜来制作太阳电池。
相比于传统的晶体硅太阳电池，低成本衬底上的晶体硅薄膜太阳电池有以下优点：首先，低成本。
传统的太阳电池需要采用大尺寸的单晶硅，而制备单晶硅的成本非常高。
而采用低成本衬底上制造晶体硅薄膜太阳电池，则可以采用非晶硅或多晶硅，在不影响性能的情况下，有效降低制造成本。
其次，制造周期短。
制备传统太阳电池需要经过多个步骤，耗时长。
而低成本衬底上制造晶体硅薄膜太阳电池，制备都可以在相对较短的时间内完成，提高了生产效率，降低了制造成本。
再次，高效能。
低成本衬底上制造晶体硅薄膜太阳电池具有与传统太阳电池相似的光电转换效率和稳定性，而且在低光照条件下表现更好。
近年来，低成本衬底上制造晶体硅薄膜太阳电池技术得到了快速发展。
研究人员开发了很多制作衬底的材料，如玻璃、塑料和金属等，同时还研究了很多制备薄膜的方法，如化学气相沉积、物理气相沉积和等离子体增强化学气相沉积等。
然而，低成本衬底上制造晶体硅薄膜太阳电池仍存在一些问题。
首先，衬底的平整度和光学性质对太阳电池的性能有很大的影响，需要进一步研究和改善。
其次，制备的薄膜的非晶度和杂质浓度控制不当也会导致电池效率下降。
因此，未来需要进一步优化技术参数和改进材料制备过程，以便更好地利用低成本衬底上晶体硅薄膜太阳电池的优势，推动太阳能产业的发展。
综上所述，低成本衬底上制造晶体硅薄膜太阳电池是一个非常有前景的技术，它不仅能够有效降低制造成本，而且也具有与传统太阳电池相似的有效性能。
柔性太阳电池
CIGS旳沉积方式： 调整元素旳梯度分布 控制Na旳含量
CIGS旳Na旳注入
30nm NaF室温沉积在CIGS上 在UHV中400℃加热20分钟 SIMS深度检测证明了Na旳存在
微观构造上没有变化
工业化问题
CIGS材料旳工艺 合适旳卷对卷设备和结合设备 耐水性旳封装材料
柔性染料敏化太阳电池
染料敏化太阳电池旳构造
经典染料敏化太阳电池构成： （1）光电极：TCO+多孔二氧化钛层 （2）敏化剂：染料(N719/N3)+溶剂 （3）电解质：I-/I3-(LiI/I2)+溶剂 （4）对电极：TCO+Pt催化层
柔性染料敏化太阳电池旳特点
材料成本较低、制备 工艺简朴
质量轻以及制成柔性 器件合用性强
柔性太阳电池旳优势
制备工艺上旳优势
应用优势
制备工艺优势
卷对卷旳工艺易于大面积生产 设备价格低
卷对卷旳工艺比线性玻璃衬底体积小10-30倍 材料利用率高 不需要机器人技术处理重和已碎旳玻璃
高旳沉积速率
太阳组件价格低 能源回收期短
柔性太阳电池旳优势
制备工艺上旳优势
应用优势
应用优势
厚度小、质量轻、易弯曲、适合安装固定在 多种曲面上
柔性太阳电池旳研究前景
主要内容
柔性太阳电池 CIGS柔性太阳电池 柔性染料敏化太阳电池
柔性太阳电池
太阳电池技术
第一代太阳电池 硅片： 厚度>250μm 单晶硅直径受限 刚硬旳 组合组件 价格昂贵
第二代太阳电池 以玻璃为衬底旳薄膜 厚度<3μm 大面积沉积 刚硬旳 单片组件 价格低
第三代太阳电池 柔性衬底烦人薄膜 厚度<3μm 可大面积沉积 柔韧旳 轻易组件 价格低
柔性聚酰亚胺衬底非晶硅薄膜太阳电池空间可靠性研究
柔性聚酰亚胺衬底非晶硅薄膜太阳电池空间可靠性研究
朱美光;曹娜娜;许永毅
【期刊名称】《材料导报：纳米与新材料专辑》
【年(卷),期】2016(030)002
【摘要】重点分析了柔性聚酰亚胺衬底非晶硅太阳电池的结构、材料和工艺特点，认为非晶硅薄膜制备工艺和材料本身、聚酰亚胺以及其他封装材料是影响柔性聚酰亚胺衬底非晶硅太阳电池可靠性的关键因素。
研究了这些关键材料的典型失效模式及其对柔性聚酰亚胺衬底非晶硅太阳电池可靠性的影响。
初步探讨了提高电池空间可靠性的新工艺和新材料。
【总页数】3页(P219-221)
【作者】朱美光;曹娜娜;许永毅
【作者单位】[1]上海精密计量测试研究所,上海201109;[2]上海空间电源研究所,上海200245
【正文语种】中文
【中图分类】V524.3
【相关文献】
1.柔性衬底非晶硅电池
2.在柔性衬底上制备的非晶硅薄膜力学性能研究
3.隧穿结对柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池特性的影响
4.基于柔性玻璃衬底ZnO∶B薄膜的非晶硅太阳能电池的制备及其光电性能研究
5.柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池
量子效率的研究
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第39卷第5期 人 工 晶 体 学 报V o.l 39 N o .5 2010年10月J OURNAL O F S YNTHET IC CRY STA LSO c tober ,2010柔性衬底微晶硅太阳电池量子效率的研究刘 成,周丽华,叶晓军,钱子勍,陈鸣波(上海空间电源研究所,上海200233)摘要:通过对微晶硅太阳电池量子效率的测量,结合微区拉曼光谱和电学特性测试,讨论了本征层的硅烷浓度和等离子体辉光功率对太阳电池量子效率的影响。
发现本征层硅烷浓度增加时,电池的长波响应变差,材料结构由微晶相演变成非晶相;等离子体辉光功率的增加造成了电池短波响应的变化。
同时发现测量微晶硅太阳电池时使用掩膜板所得短路电流密度与量子效率积分获得的短路电流密度相差不大。
将优化后的沉积参数应用于不锈钢柔性衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,获得了9.28%(AM 0,1353W /m 2)和11.26%(AM 1.5,1000W /m 2)的光电转换效率。
关键词:太阳电池;量子效率;柔性衬底;微晶硅;非晶硅/微晶硅中图分类号:O484;TK 514文献标识码:A文章编号:1000 985X (2010)05 1161 05Study on Quantu m Effici enci es ofM icrocrystalli ne SiliconSolar Cells on Flexi ble SubstratesLI U Cheng,Z HOU L i hua,Y E X iao j u n,QI AN Z i qing,C HEN M i n g bo(Shanghai Institute of Space Po w er sou rces ,Shanghai200233,Ch i na)(R eceive d 22M arc h 2010,acce p t ed 21Jul y 2010)Abstract :W it h the m easure m ent o f quant u m efficienc ies ,Ra m an spectra and e lectrical characteristics ,theeffects of silane concentrations and p las m a d i s charge po w ers on quantum efficiencies of m i c rocrysta lline silicon solar ce lls had been discussed .It is found that the long w avelength responses o f so l a r cells decrease w hen silane concentrations i n crease ,and the shortw aveleng t h responses o f solar cells changesw hen plas m a discharge powers i n crease .It is also found that the short circu it current density are al m ost the sa m e bet w een m easured by ill u m i n ated J V w ith m asks and by quant u m effic iency .W ith the opti m ized deposition para m eters ,a m or phous silicon /m icr ocrystalli n e silicon tande m so lar ce lls on sta i n less steel flex i b le substratesw ith conversi o n efficiency of 9.28%(AM 0,1353W /m 2)and 11.26%(AM 1.5,1000W /m 2)w ere obta i n ed .K ey w ords :so lar cells ;quantu m efficienc ies ;flex i b le substrates ;m icr ocr ystalli n e silicon ;a morphoussilicon /m icrocr ystalli n e silicon收稿日期:2010 03 22;修订日期:2010 07 21基金项目:上海市博士后科研资助计划项目(08R21420200);上海市引进技术的吸收与创新计划项目(07X I 2 016) 作者简介:刘 成(1980 ),男,湖南省人,博士后。
E m ai :l thomas .li u cheng @g m ai.l com1 引 言量子效率(Quantum efficiency ,简称QE)的定义为:当太阳光照射到太阳电池上,在内建电场作用下产生的光生载流子数目与入射的光子数的比值。
它是一个小于1的无量纲的数。
量子效率分为内量子效率和外量子1162人工晶体学报 第39卷效率。
外量子效率计算的是光生载流子数目与所有照射到太阳电池上的光子数的比值,即未扣除太阳电池表面的反射损耗;内量子效率计算的是光生载流子的数目与入射进太阳电池内的光子数的比值,即已扣除太阳电池表面的反射损耗。
通常测量的都是外量子效率。
通过量子效率的测量结果不仅可以知道太阳电池的光谱响应分布,而且可以计算出太阳电池真实的光生电流值。
把通过量子效率测量得到的短路电流密度J SC与光照下的J V测量得到的J SC相比较,可以验证光照J V测量的准确性。
因此,国际上发表的太阳电池效率,都须有量子效率的测量数据为证[1 3]。
对于硅基薄膜太阳电池,改变电池结构中n、i、p、前后电极各层参数以及各界面参数都会对电池的性能造成影响。
通过对不同工艺参数下制备的太阳电池的量子效率曲线进行分析,可得出各层材料及界面的光学损耗情况。
若结合器件的电学特性,也能够分析各层材料及界面的电学损耗。
同时,与非晶硅( Si H)太阳电池相比,微晶硅( C S i H太阳电池对红光和近红外波段的光谱响应更加敏感,同时由于微晶硅材料中存在着大量的层错、孪晶和晶界,造成微晶硅太阳电池中存在着横向扩散电流,采用传统的光照J V测量难以获得准确的短路电流密度J SC值[4]。
因此对微晶硅太阳电池的量子效率测量结果进行分析很有必要,国内目前对这方面的报道不是很多。
本文基于不锈钢衬底(sta i n less stee,l简称SS)生长获得n i p型微晶硅太阳电池结构。
通过改变本征层的硅烷浓度(Sali n e Concentration,简称SC,定义为SH i4/(SH i4+H2))和等离子体辉光功率,制备了系列微晶硅太阳电池,分析了工艺参数的改变对微晶硅太阳电池量子效率的影响,并将由量子效率积分获得的短路电流密度与光照下J V测量值进行了对比。
在以上基础上研制了基于不锈钢柔性衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,获得了较高的光电转换效率。
2 实 验采用线列式(i n line)五室连续等离子体增强化学气相沉积(PEC VD)系统在不锈钢柔性衬底上生长n i p 结构微晶硅太阳电池,制备样品时本底真空优于510-7Torr,衬底温度范围100~300!。
采用铟锡氧化物(I TO)作为前电极。
改变本征层硅烷浓度和等离子体辉光功率制备了三组太阳电池样品。
改变硅烷浓度的样品和其中一组改变等离子体功率的样品采用Ag/ZnO复合膜作为背电极,太阳电池结构为SS/Ag/ZnO/n c S i/i c Si/p c Si/I TO,面积为0.28c m2,其中本征层(i c S i)沉积时采用甚高频(70MH z)电源,掺杂层采用射频(13.56MH z)电源;另一组改变等离子体功率的样品的太阳电池结构为SS/n c Si/i c S i/p c S i/I T O,其他条件相同。
太阳电池本征层的晶化率X c由微区拉曼光谱(法国D ilor公司的LabR a m 1B型,激光波长632 n m)测试并利用高斯三峰分解拟合得到。
电池的光照I V特性使用Ke ithley2400源表并在美国Spectrolab spectrosun solar si m ulatorm odelX25M ar k II型标准太阳模拟器在A M0光谱,1353W/m2,25!下测试得到,为了更准确地获得短路电流密度值,测试太阳电池时使用掩膜板,仅由I T O前电极受光。
采用标定过的S i探测器为参考样品,通过量子效率(QE)测试仪得到太阳电池的光谱响应,叠层太阳电池中非晶硅子电池为加红色偏置光测试得到,微晶硅子电池为加蓝色偏置光测试得到。
3 结果与讨论3.1 硅烷浓度的影响图1为不同硅烷浓度的太阳电池量子效率曲线,从图1中可知,当其他条件不变,本征层硅烷浓度由7%增加到7.5%时,电池在600~1000nm波段的量子效率有所减小;当硅烷浓度进一步增加到8%时,电池在600nm 以上波段的量子效率进一步减小,800nm处即吸收截止。
在这个过程中,太阳电池本征层材料的晶化率减小,由微晶相向非晶相过渡,光谱吸收范围变窄。
表1为不同硅烷浓度的太阳电池量子效率,从表1中太阳电池的开路电压也能够得出相同的结论。
因此,硅基薄膜太阳电池本征层的晶相属性发生变化时,量子效率测试曲线主要在600~1000nm波段发生变化。
同时发现,三只样品从光照J V特性和量子效率所测得的短路电流密度相差百分比分别为2.8%、8.0%、0.4%。
第5期刘 成等:柔性衬底微晶硅太阳电池量子效率的研究1163表1 不同硅烷浓度的太阳电池量子效率(AM0)T ab l e 1 Q uantum effienc ies of the m i crocrystalli n e silicon solar ce lls w ith d ifferent SCs(A M 0)SC X c V OC /mV J SC /mA ∀c m -2fro m J V J SC /mA ∀c m 2fro m QE 7%0.34241022.4121.7837.5%0.33946623.0521.2068%A m orphous76616.8816.8103.2 等离子体辉光功率的影响拉曼晶化率的计算通过对拉曼光谱的高斯三峰分解从以下公式得到:X c =(I 520+I 510)/(I 520+I 510+I 480)(1)式中I 520、I 510、I 480分别为位于520c m -1、510c m -1和480c m -1的高斯峰的积分强度。