硅基薄膜太阳电池稳定性研究及光致衰退自动测试系统设计

摘要

提高硅基薄膜太阳电池的稳定性与提高其初始性能同等重要，已引起了人们的广泛关注。稳定性问题制约着硅基薄膜太阳电池的进一步发展。本文主要以微晶硅薄膜太阳电池为研究对象，设计并搭建了光致衰退自动测试系统。主要完成了以下工作：
　　 光致衰退自动测试系统由测试平台、测控电路以及PC机运行的测试软件组成。测试平台采用循环冷却水和风机共同对其温度进行控制，保证在光致衰退实验过程中温度基本恒定；用G语言和SCPI(可编程仪器标准命令)在TestPoint软件开发平台进行了系统界面和测试程序的开发；用Model2420、Model7001及相应的电路通过IEEE488总线组成测试电路。
　　 本文制备了n-I-p和p-I-n两种类型的单节微晶硅薄膜太阳电池，其中以不锈钢为衬底的n-I-p电池样品具有不同结构的n层，用不同方法制备得到了不同结构p层或I层的p-I-n电池样品。对这些电池样品在AM1.5100mW/cm2的光下进行光照实验，对其衰退工程中的I-V特性参数进行实时监测，分析并比较了光照前后电池样品的QE及光暗态J-V特性，对光致衰退后的电池进行退火实验，比较了电池退火后性能的恢复程度。本文还考虑了相同光强不同波长范围的光照情况，研究了该情况下微晶硅电池稳定性，结果发现红光下电池衰退的程度最小，蓝光照射能增强电池的光致衰退。讨论了影响微晶硅电池光致衰退的主要原因，并对结论作出了相应的解释。
　　 同时，本文对n-I-p及p-I-n非晶/微晶叠层电池的光致衰退进行了研究，通过对比和分析顶电池、底电池及整体电池的光致衰退情况，指出叠层电池的衰退主要来自非晶硅顶电池。