薄膜非晶硅／微晶硅叠层太阳电池的研究.pdf

维普资讯 第26卷 第2期 太 阳 台邑 学 报 Vo1．26．No．2 2005年 4月 ACTA ENERGIAESOLARISSINICA Apr．，2005 文章编号：0254-0096(2005)02-0166-04 薄膜非晶硅／微晶硅叠层太阳电池的研究 薛俊明，麦耀华，赵 颖，张德坤， 韩建超，候国付，朱 锋，张晓丹，耿新华 (南开大学光电子薄膜器件与技术研究所 ，天津 300071) 摘 要：采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF—PECVD)技术制备非晶硅顶电池，采用甚高频等离子体增强 化学气相沉积(VHF—PECVD)技术制备微晶硅底电池，初步优化研究了薄膜非晶硅／微晶硅叠层太阳电池顶电池 与底电池的本征吸收层厚度匹配与电池电流匹配，以及氧化锌／金属复合背反射电极对电池的作用。研制出了面 积为 1．0cm 效率达9．83％的薄膜非晶硅／微晶硅叠层太阳电池。 关键词：叠层电池；微晶硅；非晶硅 中图分类号：TK513 文献标识码：A 池，是 目前国内外研究的热点方向。 0 引 言 本文采用RF—PECVD技术制备非晶硅顶电池， 在光伏电池领域，硅基薄膜太阳电池因其原材 采用VHF—P．ECVD技术制备微晶硅底电池，研制出 料储量丰富、无污染、制备工艺简单、便于大面积 了薄膜非晶硅／微晶硅叠层 电池，并初步优化研究 连续化生产等优点，受到国内外专家的广泛关注。 了顶电池与底电池的本征吸收层厚度匹配与电流匹 而传统的硅基薄膜太阳电池，即薄膜非晶硅太 配及ZnO／金属复合背反射电极的作用，制备出了 阳电池，因存在由于s．w效应…而引起的光致衰 面积为1．0cm2效率达9．83％的非晶硅／微晶硅叠 退问题，使电池的稳定性变差，尤其是本征吸收层 层太阳电池。 较厚的单结电池，电池衰退可达 30％以上，严重 1 实 验 影响了薄膜非晶硅电池的大面积推广应用。 新型的薄膜微晶硅既具有硅基薄膜太阳电池制 本文以日本 Asahi公司绒度为 13％的U—type 备工艺简单、便于大面积连续化生产等优点，更具 SnO：F透明导电薄膜为前电极，在RF—PECVD沉 有晶体硅带隙小、稳定性高的特点，是制备薄膜太 积系统中采用13．56MHz的标准射频激发源制备非 阳电池的理想材料口一J。薄膜非晶硅／微晶硅叠层 晶硅顶电池，顶 电池结构为 glass／SnO2／p—a—SiC／ 电池，即以非晶硅为顶电池，以微品硅为底电池的 buffer／i—a—Si／n—Ixc—Si，待冷却后取出样片，放入 叠层电池，是 目前获得高效率高稳定性硅基薄膜太 VHF—PECVD沉积系统，适当H处理后制备微晶硅 阳电池的最佳途径。这是因为，叠层电池的非晶硅 底 电池，底电池结构为P一c．Si／i一c—Si／n—a—Si， 子电池的本征吸收层较原来的单结电池的吸收层 其中P层和i层采用95MHz激发频率，n层仍然采 薄，可以抑制s—W 效应的作用，大大提高电池的 用 13．56MHz的标准射频激发频率。顶电池和底电 稳定性；以微晶硅为底电池可以将硅基薄膜太阳电 池都制备完成后，直接蒸发金属电极，或溅射 池的红光响应边 由非晶硅 电池的700nm扩展到微 ZnO：AI后再蒸发金属Ag电极，以构成 ZnO／Ag复 晶电池的1100nm，大大提高电池对太阳光的光谱 合背反射电极。电池面积 1．0cm。实验中制备了 收集范