非晶硅太阳电池界面层及稳定性研究

摘要

稳定性是制约非晶硅太阳电池进一步发展的主要因素，界面层对非晶硅太阳电池效率和稳定性具有非常重要的影响，本论文采用七室连续PECVD沉积系统，在玻璃衬底上制备出非晶硅材料与电池，研究了TCO/p界面和p/i界面制备工艺对非晶硅太阳电池性能的影响及电池i层制备工艺对电池稳定性的影响。 本论文的前期工作，研究了在SiH4、CH4流量固定时B(CH3)3流量对p型a-SiC：H材料的带隙和电导率的影响。实验发现随着B(CH3)3流量的增大，材料带隙变化不明显，电导率先增大再减小，中间存在一个最佳值。在固定PH3流量的条件下，研究了SiH4浓度对n型a-Si：H材料性能的影响，实验结果表明，随着SiH4浓度的增大，电池的生长速率变快，电导率变小。 在研究非晶硅材料的基础上，进一步研究了界面层对非晶硅太阳电池性能的影响。研究表明，重掺杂TCO/p界面和对TCO/p界面进行氢处理会改善电池性能，p/i界面生长缓冲层能有效解决界面晶格失配的问题。制备了五种不同结构的p/i界面缓冲层，观察其对电池效率和稳定性的影响，发现缓冲层的碳含量对电池稳定性影响很大。对于缓冲层类型为不含硼的碳渐进缓冲层的太阳电池电池，发现缓冲层沉积时间为60秒时电池性能最好。 然后研究了i层制备工艺对非晶硅电池稳定性的影响。结果表明制备i层时氢稀释反应气体可以有效的提高电池稳定性，兼顾效率，制备i层时SiH4浓度为6％时电池性能最好。随着辉光功率的增大，电池稳定性先变好，再变坏。提高i层沉积温度能够改善电池的稳定性。 作为对非晶硅材料与界面研究的应用，制备了叠层电池和集成电池，并进行了初步的研究和探讨。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

第一章绪论

§1-1光伏产业发展现状

§1-2非晶硅太阳电池研究现状

§1-3本论文主要研究内容

第二章非晶硅太阳电池原理及实验方法

§2-1非晶硅太阳电池原理及性能参数

2-1-1非晶硅材料

2-1-2非晶硅太阳电池原理

§2-2实验方法

2-2-1实验材料

2-2-2非晶硅材料与电池的制备

2-2-3非晶硅材料与电池的测试

第三章p型、n型非晶硅材料的制备与性能

§3-1 p型非晶硅材料性能研究

3-1-1沉积温度与p型a-SiC：H材料性能的关系

3-1-2 B(CH3)3流量与p型a-SiC：H材料性能的关系

3-1-3以B(CH3)3为掺杂剂的p型a-Si：H材料在电池中的应用

§3-2 PH3流量和SiH4浓度对n型a-Si：H性能的影响

3-2-1 PH3流量对n型非晶硅材料电导率的影响

3-2-2 SiH4浓度对n型非晶硅材料生长速率和暗电导率的影响

3-2-3制备时SiH4浓度不同的n型材料在太阳电池中的应用效果

§3-3小结

第四章非晶硅太阳电池界面层研究

§4-1 TCO/p界面处理工艺

4-1-1重掺杂TCO/p界面

4-1-2氢处理TCO/p界面

§4-2不同结构p/i界面缓冲层的制备与研究

4-2-1 p/i界面缓冲层

4-2-2硼碳渐进缓冲层

4-2-3不含硼的碳渐进缓冲层

4-2-4硼恒定的碳渐进缓冲层

4-2-5复合型缓冲层

4-2-6台阶式硼碳缓冲层

§4-3不含硼的碳渐进缓冲层沉积时间对电池性能的影响

4-3-1应用不含硼的碳渐进缓冲层的电池样品制备

4-3-2缓冲层沉积时间对电池初始性能的影响

§4-4小结

第五章非晶硅太阳电池稳定性研究

§5-1 p/i界面缓冲层对稳定性的影响

5-1-1不含硼的碳渐进缓冲层沉积时间与电池稳定性的关系

5-1-2复合型缓冲层和台阶式缓冲层对电池稳定性的影响

§5-2 i层氢稀释度对电池稳定性的影响

5-2-1电池制备工艺

5-2-2 i层氢稀释度与电池稳定性的关系

§5-3 i层辉光功率对电池稳定性的影响

§5-4 i层沉积温度对电池稳定性的影响

§5-5小结

第六章 叠层和集成型非晶硅太阳电池的研究

§6-1叠层非晶硅太阳电池的制备与性能

6-1-提高电流密度的叠层电池工艺

6-1-2复合n型材料对电池性能的影响

§6-2制备工艺对集成电池性能的影响

6-2-1集成电池的制备工艺及性能

6-2-2影响集成电池性能的因素分析

§6-3小结

第七章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果