非晶孵化層對高速生長微晶硅電池性能的影響

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1、非晶孵化層對高速生長微晶硅電池性能的影響本文由leepingpang貢獻(xiàn)pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。第２９卷第８期２００８年８月太陽能學(xué)報(bào)Ａｃｎ～ＥＮＥＲａＡＥＳ０１．ＡＲＩｓＳＩＮｌＣＡＶ０１．２９．Ｎｂ．８Ａｌｌｇ．，２００８非晶孵化層對高速生長微晶硅電池性能的影響韓曉艷，張曉丹，侯國付，郭群超，袁育杰，董培，魏長春，孫建，薛俊明，趙穎，耿新華（南開大學(xué)光電子薄膜器件與技術(shù)研究所，光電信息技術(shù)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，光電子薄膜器件與技術(shù)天津市重點(diǎn)實(shí)

2、驗(yàn)室，天津３０００７１）摘要：采用高壓高功率的甚高頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（ⅥＢＰＥｃＶＤ）技術(shù)，以不同的反應(yīng)氣體總流量制備出沉積速率大于ｌｎＩＩ｜，ｓ、次帶吸收系數(shù)（口０?！埃┬∮冢玻担悖恚撸鼻揖哂邢嗤Щ实谋菊魑⒕Ч璞∧?，然而將其應(yīng)用在微晶硅電池中時(shí)，電池性能卻有明顯差異。通過對微晶硅電池的光、暗態(tài)乒ｙ，量子效率（伽）和微區(qū)拉曼（‰）測試發(fā)現(xiàn)，微晶硅薄膜中非晶孵化層厚度的不同是引起電池性能差異的主要原因。反應(yīng)氣體總流量較低時(shí)沉積的微晶硅薄膜具有較厚的非晶孵化層，阻礙了載流子的輸運(yùn)，使電池的長波光

3、譜響應(yīng)下降，從而降低了電池的短路電流密度與填充因子；而增加總氣體流量，有效減小了微晶硅薄膜中的非晶孵化層的厚度，從而使電池性能得到改善。最后在總氣體流量為５００￥ｃ鋤時(shí)，制備得到沉積速率為１哪ｌ，８，效率為７．３％的單結(jié)微晶硅太陽電池。關(guān)鍵詞：高速沉積；非晶孵化層；微晶硅太陽電池中圖分類號：刪１０５５引言文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ０體總流量下，都能通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)獲得沉積速率高、缺陷態(tài)密度低的本征微晶硅薄膜，然而將其應(yīng)用在微晶硅電池中時(shí)，小流量制備的電池性能要比大流量差得多。本文就此現(xiàn)象對微晶硅材料和電池進(jìn)微晶硅（鵬

4、一Ｓｉ：Ｈ）薄膜太陽電池因具有高轉(zhuǎn)換效率和高穩(wěn)定性而備受光伏產(chǎn)業(yè)界的青睞［１刮。由于微晶硅是一種間接帶隙半導(dǎo)體材料，為了充分吸行了測試分析和討論。收太陽光就需要使薄膜厚度大于ｌ腳。因此提高生長速率對降低微晶硅薄膜光伏電池生產(chǎn)的成本至關(guān)重要［４圳。很多研究結(jié)果表明超高頻等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（Ⅵ皿１．ＰＥＣＶＤ）結(jié)合高壓是高速生長微１實(shí)驗(yàn)本文所有樣品都是在等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)（ＰＥＣ、，Ｄ）中制備的。實(shí)驗(yàn)中ｉ材料和電池ｉ晶硅薄膜的有效方法［７’８】，而高壓下需要高功率分解氣體來提高生長速率，由此產(chǎn)

5、生的高能離子對薄膜表面的轟擊作用會(huì)破壞薄膜質(zhì)量，因此如何提高高速沉積微晶硅薄膜的質(zhì)量成為研究熱點(diǎn)。太陽電池層采用７０ＭＨｚ的頻率。選用絨面ｃｏｍｉＩｌｇ＃７０５９玻璃為ｉ材料襯底，Ｓｎ０２／ｚｎＯ復(fù)合膜和濕法腐蝕的ｚｎＯ為電池的襯底。電池的結(jié)構(gòu)為玻璃／，Ｉ℃Ｏ／ｐ＿肚一Ｓｉ：Ｈ／ｉ－即一ｓｉ：Ｈ，ｎ．ａ．ｓｉ：Ｈ／背反射電極。制備電池時(shí)采用相同的ｐ，ｎ層。性能由光生載流子的復(fù)合決定，對薄膜的缺陷態(tài)密度非常敏感，那么薄膜的缺陷態(tài)密度就成為衡量薄膜質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。然而，有文獻(xiàn)報(bào)道將高速沉積拉曼測試采用脅ｓｈｗ

6、Ｒ＾珈００型拉曼測試儀，選用波長為６３３啪的Ｈｅ—Ｎｅ激光器（探測深度為５００咖）與波長為５１４砌的缸離子激光器（探測深度約為１５０啪）對材料和電池的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并由Ｒａ咖ｎ材料的吸收譜采用恒定光電導(dǎo)譜法（ＣＰＭ）測試；的具有低缺陷態(tài)密度的本征微晶硅薄膜應(yīng)用到電池中時(shí)，得不到較高性能的電池［９’１０Ｊ。在本實(shí)驗(yàn)中也出現(xiàn)了類似現(xiàn)象：在不同反應(yīng)氣收稿日期：加０ｒ７．０９地基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展（９ｒ７３）計(jì)劃項(xiàng)目２００６ｃ日２０２６０２；２００６ｃＢ２０２６０３）；國家自然科學(xué)基金（６０５０６００

7、３）；國家科技計(jì)劃配套項(xiàng)目通訊作者：韓曉艷（１９８０～），女，博士研究生，主要從事光電子薄膜器件的研究。｝Ⅸ腳０６＠ｎｌａｉｌ．ｎ胂ｋ日ｉ．幽．鋤（ｃｒ７㈣Ｑ９５∞）萬方數(shù)據(jù)９１６太陽能學(xué)報(bào)２９卷譜計(jì)算得到晶化率（ｘ。）∞１；電池的乒ｙ特性是在ＡＭｌ．５光譜、１００ｍ１酬ｃⅡ１２光強(qiáng)、室溫２５℃條件下測試的；由暗態(tài)乒ｙ曲線計(jì)算得到的暗態(tài)飽合電流密度厶和二極管品質(zhì)因子凡用于分析載流子在ｉ層內(nèi)部的傳輸與復(fù)合；量子效率（ＱＥ）可以得到電池的光譜響應(yīng)和載流子抽取的信息。２實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論分別在１００ｓｃｃｍ和５００

8、ｓａ咖制備了沉積速率約為１ｎＩＩｌ／ｓ的本征微晶硅薄膜材料，采用波長為６３３腫的激光從膜面入射測試兩個(gè)材料的Ｒａｍａｎ譜（如圖１），可以看到小流量下制備的微晶硅薄膜的Ｒａｍ鋤光譜（Ｍ１）與大流量（Ｍ２）下制備的Ｒａｍａｎ譜在晶體圖２不同總流量下制備的微晶硅薄膜的吸收譜ｎｇ．２硅的峰位５２０咖。１處都出現(xiàn)較強(qiáng)的峰，這說明材料微晶化，由高斯三峰擬合得到的晶化率都約為５０％。Ａｂ卿塒∞ｓｐ∞響０ｆ６ｌＩＩｌｍｉ伽叼啦山圯血咖ｔＩｌｉ