单室沉积高效微晶硅基薄膜太阳电池的研究

摘要

本文在单室系统中，采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF_PECVD)技术进行了电池各层材料的优化制备，考虑到单室制备电池对沉积系统硬件要求的一致性，基于本征层材料高速率沉积所提出的高压和高功率技术，提出采用VHF-PECVD技术结合高压、高功率和高氢稀释组合技术来实现高透过率、高电导率和更佳致密性的p型窗口层材料的制备;另，基于二次离子质谱(SIMS)对硼、磷掺杂原子对随后沉积材料污染的定量测试和分析，提出了基于腔室原位降低污染的处理技术，有效地降低了单室沉积所存在的交叉污染;考虑到单室微晶硅沉积技术向产业化的推进，本文也关注了材料特性随腔室使用时间的漂移问题，提出了可降低该漂移的工艺技术路线;通过优化材料特性和降低污染处理技术，在单室中采用VHF-PECVD方法，以5.2A/s沉积速率获得了效率为7.62％(Jsc=24.83mA/cm2，Voc=0.52 V，FF=0.59，D=1.3μm，Area=1.0 cm2)的单结微晶硅薄膜太阳电池，非晶/微晶硅叠层薄膜太阳电池(微晶硅底电池在单室沉积)的转换效率达到10.59％(Jsc=11.963mA/cm2，Voc=1.386 4V，FF=63.83％，Area=1.027 cm2)，该电池结果为美国国家可再生能源实验室(NREL)测试。另，100 cm2非晶硅/微晶硅叠层太阳电池(微晶硅底电池在单室沉积)组件的效率达到9.53％。