过渡区材料及在PIN太阳能电池中的应用研究

【摘要】： 非晶硅电池光电转换效率高但稳定性差,微晶硅电池稳定性好但效率不高,本征层材料的性质对PIN电池的性能有决定性作用。本论文采用三室连续PECVD沉积系统,用射频方法在玻璃衬底上制备非晶/微晶过渡区本征层材料,研究了硅烷浓度和衬底温度对过渡区本征层材料的影响。然后选择最佳本征层沉积条件制备电池,研究过渡区材料对非晶硅电池稳定性和微晶硅电池效率的影响。 材料部分固定反应气体压强133pa、辉光功率35w、气体总流量50sccm,制备了硅烷浓度和衬底温度两个系列的过渡区材料,并用Raman、透射、吸收光谱等方法对材料进行分析。发现生长速率、光学带隙和光敏性随硅烷浓度的增加而增大,晶化率、晶粒尺寸随硅烷浓度的增加而降低。而温度系列则明显不同,光学带隙随衬底温度的上升而降低,生长速率、晶化率和晶粒尺寸随衬底温度升高达到某一最大值时开始下降,而且达到最大值时的衬底温度值随硅烷浓度的增大而增大。 在对材料研究的基础上,选择最佳过渡区本征层材料制备电池。制备出的电池开路电压0.66V,短路电流密度6.23 mA/cm~2,光电转换效率4.13%,长时间曝光后效率衰退为5.08%。和非晶硅电池、微晶硅电池相比,过渡区材料做PIN电池本征层可以提高非晶硅电池的稳定性和微晶硅电池的效率。