微晶硅薄膜太陽能電池

微晶硅薄膜太陽能電池第1頁/共12頁引言

微晶硅薄膜是介于非晶硅和單晶硅之間的一種混合相無序半導(dǎo)體材料，是由幾十到幾百納米的晶硅顆粒鑲嵌在非晶硅薄膜中所組成的，它兼?zhèn)淞朔蔷Ч韬蛦尉Ч璨牧系膬?yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是制作太陽電池的優(yōu)良材料。

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一、主要介紹微晶硅薄膜太陽電池的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)以及其可應(yīng)用的領(lǐng)域。二、主要介紹微晶硅薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。三、將重點(diǎn)介紹微晶硅薄膜太陽電池的制備技術(shù)以及其技術(shù)優(yōu)化。

本文內(nèi)容微晶硅薄膜太陽電池制備技術(shù)的研究第3頁/共12頁1.1微晶硅薄膜太陽電池的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

具有低成本優(yōu)勢(shì)。具有較高的電導(dǎo)率、高的吸收系數(shù)和無明顯光致衰減現(xiàn)象。具有易實(shí)現(xiàn)大面積制備、集成化等優(yōu)點(diǎn)。在對(duì)太陽光譜不同波段的有效光電轉(zhuǎn)換方面與非晶硅薄膜電池可形成很好的互補(bǔ)。

同其它薄膜太陽電池相比，微晶硅薄膜太陽電池具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：河北工程大學(xué)畢業(yè)論文演示文稿第4頁/共12頁

硅基薄膜玻璃襯底太陽電池組件結(jié)構(gòu)完整、美觀、弱光發(fā)電效果好，除用于大型光伏電站外，還可安裝于建筑物任何部位并與建筑融為一體，完美演繹建筑光伏一體化（BIPV）的綠色建筑理念。

1.2微晶硅薄膜太陽電池可應(yīng)用的領(lǐng)域成品薄膜太陽電池微晶硅薄膜太陽電池制備技術(shù)的研究第5頁/共12頁

2.1微晶硅薄膜太陽電池的性質(zhì)特性要求晶體率（拉曼）40%-70%晶粒的方向（XRD）(220)擇優(yōu)取向暗電導(dǎo)率（AM1.5，100Mw/cm2）10-8-10-7Ω-1cm-1光敏性102-103激活能≥0.5eV氧含量2×1019cm-3缺陷態(tài)密度<1016cm-3器件質(zhì)量級(jí)微晶硅材料的表征河北工程大學(xué)畢業(yè)論文演示文稿第6頁/共12頁

2.2微晶硅薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)

增加I層的主要原因是需要利用I層來附加強(qiáng)的內(nèi)建電場(chǎng)以實(shí)現(xiàn)光生載流子的有效收集。

P層：最主要的作用是與N層一起建立內(nèi)電場(chǎng)，同時(shí)還對(duì)沉積在它上面的本征層起到了籽晶層的作用。I層：是電池的核心部位、光生載流子的產(chǎn)生區(qū)。

N層：這是建立電池內(nèi)電場(chǎng)的第二個(gè)摻雜層。

微晶硅薄膜太陽電池制備技術(shù)的研究第7頁/共12頁3.1微晶硅材料的主要制備技術(shù)三種制備技術(shù)的比較制備技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)典型轉(zhuǎn)換效率HPD-RF-PECVD1.材料缺陷態(tài)密度低2.易實(shí)現(xiàn)大面積均性3.技術(shù)成熟1.反應(yīng)時(shí)腔內(nèi)會(huì)形成大量粉塵2.耗費(fèi)大量能量3.耗費(fèi)大量氣體，如氫氣Rodchek等在1nm/s和0.5nm/s的沉積速率下分別得到了轉(zhuǎn)化效率為6.6%和8.1%的太陽能電池VHF-PECVD能夠有效地實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)微晶硅的高速生長駐波效應(yīng)、損耗波效應(yīng)的存在，較難以實(shí)現(xiàn)大面積的均勻性，工業(yè)化的大面積生產(chǎn)相對(duì)困難Y.Mai等人在1.1nm/s的沉積速率下得到了轉(zhuǎn)換效率為9.9%的太陽能電池HWCVD不存在離子轟擊問題，有利于生長出優(yōu)質(zhì)微晶硅高溫導(dǎo)致缺陷態(tài)密度高Klein等制備出9.4%的單結(jié)微晶硅電池，但其沉積速率只有0.1nm/s河北工程大學(xué)畢業(yè)論文演示文稿第8頁/共12頁1.P層的制備：在P-a-Si:H的基礎(chǔ)上，通過加大氫稀釋，適當(dāng)調(diào)整輝光功率、反應(yīng)氣壓以及襯底溫度，可以獲得P-μc-Si:H薄膜。2.N層的制備：它可用PH3+SiH4的混合氣體輝光放電分解沉積得到。3.I層的制備：I層可用輝光放電法分解SiH4得到。其中襯底可選用普通玻璃，清洗可采用丙酮和酒精，并且做超聲波處理。3.2微晶硅薄膜太陽電池的制備（PECVD）PECVD等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)的原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預(yù)定的溫度，然后通入適量的反應(yīng)氣體，氣體經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)，在樣品表面形成固態(tài)薄膜。

微晶硅薄膜太陽電池制備技術(shù)的研究第9頁/共12頁3.3微晶硅薄膜太陽電池制備技術(shù)的完善

高的電導(dǎo)率低的光吸收即寬的光學(xué)帶隙較高的晶化率少的缺陷態(tài)密度2.N層：對(duì)于N層，一般要求是3.I層：I層是微晶硅薄膜太陽電池的核心部位，要求具有以下特性

1.P層：P層作為PIN型微晶硅薄膜電池的窗口層，要求具有以下特性

良好的光吸收性能良好的輸運(yùn)性能

與I層形成較高的勢(shì)壘與金屬電極形成良好的歐姆接觸河北工程大學(xué)畢業(yè)論文演示文稿第10頁/共12頁

目前，要生產(chǎn)出高效率、低成本可進(jìn)入市場(chǎng)投入商業(yè)化應(yīng)用的的優(yōu)質(zhì)微晶硅薄膜太陽電池，其制備技術(shù)還有待進(jìn)一步完善。

1.尋找好的制備技術(shù)。

2.優(yōu)化P