VHF-PECVD法制备nip型硅薄膜太阳电池的研究

摘要

柔性衬底太阳电池具有重量轻、可卷曲等特点，有非常广泛的用途，已经成为国际光伏领域研究热点。但是由于不锈钢带和聚酰亚胺等柔性衬底透光性差，因此柔性衬底太阳电池大多采用nip结构。本文采用VHF-PECVD方法，研究了nip结构非晶硅单结电池和微晶硅单结电池以及非晶硅/微晶硅薄膜叠层电池制备技术。由于nip结构电池的沉积顺序与pin结构相反，电池的界面特性也就不同，如果仍然按照pin结构的工艺条件制备电池，nip结构电池的各项参数将比pin结构电池差很多。因此，本论文重点研究了nip结构非晶硅电池和微晶硅电池中界面结构设计及其对电池特性的影响。 本论文研究结果如下： (1)nip结构单结非晶硅电池本文设计了i/p界面buffer层，并较系统地研究了n材料的硅烷浓度，i/p界面氢处理，i/p界面buffer层以及p层厚度对电池性能的影响。通过优化实验工艺参数，在n材料的硅烷浓度为1.05％，i/p界面氢处理时间为20秒，i/p界面加buffer层CH<,4>流量比p层CH<,4>流量二分之一略小，即为3seeem，沉积时间为0.5分钟，p层沉积时间为1分钟的最优化实验条件下，电池的转化效率达到7.32％。 (2)nip结构单结微晶硅电池本文设计了n/i界面的双层n结构和i/p界面的双层i结构，并较系统地研究了n材料的硅烷浓度， n/i界面的双层n结构，n/i界面氢处理，I层硅烷浓度，i/p界面的双层i结构，i/p界面氢处理对电池性能的影响。通过优化实验工艺参数，在n材料的硅烷浓度为0．5％，n/i界面的n-a-Si：H沉积时间为1分钟，n/i界面氢处理时间为30秒，I层硅烷浓度为5％，i/p界面i-a-Si：H沉积时间为60s，i/p界面未做氢处理的最优化实验条件下，电池的转化效率达6.28％。 (3)nip结构非晶硅/微晶硅叠层电池本文初步研究了nip结构非晶硅/微晶硅叠层电池的制备，以效率为6.28％的微晶硅电池为底电池，效率为4.8％的非晶硅电池为顶电池，在没有优化子电池厚度的前提下，电池的转化效率达7.47％，其中Voc=1.37V，Jsc=8．20mA/cm<'2>，FF=0.66。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第一节研究背景及其发展现状

1.1.1柔性衬底太阳电池的需求

1.1.2柔性衬底硅薄膜太阳电池的优势

1.1.3柔性衬底硅薄膜太阳电池分类及比较

1.1.4柔性太阳电池的发展现状

第二节论文目标

第三节论文组织结构

第二章硅薄膜太阳能电池制备原理、制备系统及特性表征

第一节硅薄膜生长机理

第二节硅薄膜太阳电池

第三节硅薄膜太阳电池的制备

第四节硅薄膜材料和电池特性表征方法

2.4.1硅薄膜材料电学特性测试

2.4.2硅薄膜太阳电池特性测试

第五节结论

第三章nip结构非晶硅太阳电池的研究

第一节引言

第二节不同n材料对nip结构非晶硅太阳电池性能的影响

第三节p层厚度对nip结构非晶硅太阳电池性能的影响

第四节i/p界面buffer层的设计及其对nip结构非晶硅太阳电池性能影响

第五节buffer层中C含量对nip结构非晶硅太阳电池性能的影响

第六节i/p界面氢处理对nip结构非晶硅太阳电池性能的影响

第七节小结

第四章nip结构微晶硅太阳电池的研究

第一节引言

第二节不同n材料结构对nip结构微晶硅太阳电池性能的影响

第三节i层硅烷浓度对nip结构微晶硅太阳电池性能的影响

第四节n/i界面双层n处理对nip结构微晶硅太阳电池性能的影响

第五节i/p界面双层i处理对nip结构微晶硅太阳电池性能的影响

第六节nip结构非晶/微晶硅薄膜叠层电池的制备

第七节小结

第五章结论及需要进一步开展的工作

第一节本论文工作的主要结论

第二节有待进一步开展的工作

参考文献

致谢

个人简历