高效HIT非晶硅/单晶硅太阳电池中透明导电膜的研究

摘要

光伏发电的应用是解决能源与环境问题的有效途径之一。HITTM(Heterojunction withintrinsic thin layer)太阳电池虽然诞生的时间不长，但是凭借其廉价高效的巨大优势成为全球光伏业界最受关注的发展目标，也成为目前该领域研究与开发的热点与难点。 本研究工作目标是实现高效非晶硅/单晶硅异质结太阳电池的制备和提高晶体硅太阳电池的光电转换效率以及降低生产成本向工业化推进。论文的主要研究内容如下： 采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）在p 型单晶硅衬底上制备本征氢化非晶硅和n 型氢化非晶硅薄膜，利用射频磁控溅射在n 型非晶硅窗口层上制备氧化铟锡（ITO）透明导电膜构造非晶硅/单晶硅异质结太阳电池，采用光谱响应和I-V 测试手段对所制备的非晶硅/单晶硅异质结太阳电池进行测试和分析。 主要从衬底温度、射频功率、溅射气压、沉积时间和退火五个系列对氧化铟锡薄膜进行了研究。利用四探针法、Cary 500 scan 紫外-可见光-近红外光谱测试仪、原子力显微镜（AFM）、X 射线衍射仪（XRD）等手段，从电学、光学、表面形貌和微观结构四个方面对制备的氧化铟锡透明导电膜进行了深入的研究。结果表明：ITO 薄膜对衬底温度十分敏感，随着衬底温度的升高薄膜电阻率逐渐降低。薄膜的电阻率随功率的增加先是显著降低后又在最小值基础上略有增大；光透过率随功率呈先增后减的趋势，120 w 时制备的薄膜性能最好。溅射气压太高或太低，都会导致薄膜的质量较差；0.45 Pa 时制备的薄膜性能最好。真空退火能极大地改善ITO 薄膜的光电特性，退火后，得到电阻率为2.0×10-4Ωcm、光透过率超过90％的优质ITO 透明导电膜，将其应用于非晶硅/单晶硅异质结太阳电池上，明显地改善了电池的效率。