非晶孵化层对高速生长微晶硅电池性能影响

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1、非晶孵化层对高速生长微晶硅电池性能的影响本文由leepingpang贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第２９卷第８期２００８年８月太阳能学报Ａｃｎ～ＥＮＥＲａＡＥＳ０１．ＡＲＩｓＳＩＮｌＣＡＶ０１．２９．Ｎｂ．８Ａｌｌｇ．，２００８非晶孵化层对高速生长微晶硅电池性能的影响韩晓艳，张晓丹，侯国付，郭群超，袁育杰，董培，魏长春，孙建，薛俊明，赵颖，耿新华（南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，光电信息技术科学教育部重点实验室，光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室，天津３０００７１）摘要：采用高压高功率的甚高频等离子体增强化

2、学气相沉积（ⅥＢＰＥｃＶＤ）技术，以不同的反应气体总流量制备出沉积速率大于ｌｎＩＩ｜，ｓ、次带吸收系数（口０。“）小于２．５ｃｍ＿１且具有相同晶化率的本征微晶硅薄膜，然而将其应用在微晶硅电池中时，电池性能却有明显差异。通过对微晶硅电池的光、暗态乒ｙ，量子效率（伽）和微区拉曼（‰）测试发现，微晶硅薄膜中非晶孵化层厚度的不同是引起电池性能差异的主要原因。反应气体总流量较低时沉积的微晶硅薄膜具有较厚的非晶孵化层，阻碍了载流子的输运，使电池的长波光谱响应下降，从而降低了电池的短路电流密度与填充因子；而增加总气体流量，有效减小了微晶硅薄膜中的非晶孵化层的厚度，从而使电池性能得到改

3、善。最后在总气体流量为５００￥ｃ锄时，制备得到沉积速率为１哪ｌ，８，效率为７．３％的单结微晶硅太阳电池。关键词：高速沉积；非晶孵化层；微晶硅太阳电池中图分类号：删１０５５引言文献标识码：Ａ０体总流量下，都能通过调节工艺参数获得沉积速率高、缺陷态密度低的本征微晶硅薄膜，然而将其应用在微晶硅电池中时，小流量制备的电池性能要比大流量差得多。本文就此现象对微晶硅材料和电池进微晶硅（鹏一Ｓｉ：Ｈ）薄膜太阳电池因具有高转换效率和高稳定性而备受光伏产业界的青睐［１刮。由于微晶硅是一种间接带隙半导体材料，为了充分吸行了测试分析和讨论。收太阳光就需要使薄膜厚度大于ｌ脚。因此提高生长速率对

4、降低微晶硅薄膜光伏电池生产的成本至关重要［４圳。很多研究结果表明超高频等离子体增强化学气相沉积（Ⅵ皿１．ＰＥＣＶＤ）结合高压是高速生长微１实验本文所有样品都是在等离子体增强化学气相沉积系统（ＰＥＣ、，Ｄ）中制备的。实验中ｉ材料和电池ｉ晶硅薄膜的有效方法［７’８】，而高压下需要高功率分解气体来提高生长速率，由此产生的高能离子对薄膜表面的轰击作用会破坏薄膜质量，因此如何提高高速沉积微晶硅薄膜的质量成为研究热点。太阳电池层采用７０ＭＨｚ的频率。选用绒面ｃｏｍｉＩｌｇ＃７０５９玻璃为ｉ材料衬底，Ｓｎ０２／ｚｎＯ复合膜和湿法腐蚀的ｚｎＯ为电池的衬底。电池的结构为玻璃／，Ｉ℃Ｏ／ｐ

5、＿肚一Ｓｉ：Ｈ／ｉ－即一ｓｉ：Ｈ，ｎ．ａ．ｓｉ：Ｈ／背反射电极。制备电池时采用相同的ｐ，ｎ层。性能由光生载流子的复合决定，对薄膜的缺陷态密度非常敏感，那么薄膜的缺陷态密度就成为衡量薄膜质量的重要标准。然而，有文献报道将高速沉积拉曼测试采用胁ｓｈｗＲ＾珈００型拉曼测试仪，选用波长为６３３啪的Ｈｅ—Ｎｅ激光器（探测深度为５００咖）与波长为５１４砌的缸离子激光器（探测深度约为１５０啪）对材料和电池的微结构进行分析，并由Ｒａ咖ｎ材料的吸收谱采用恒定光电导谱法（ＣＰＭ）测试；的具有低缺陷态密度的本征微晶硅薄膜应用到电池中时，得不到较高性能的电池［９’１０Ｊ。在本实验中也出现了类似

6、现象：在不同反应气收稿日期：加０ｒ７．０９地基金项目：国家重点基础研究发展（９ｒ７３）计划项目２００６ｃ日２０２６０２；２００６ｃＢ２０２６０３）；国家自然科学基金（６０５０６００３）；国家科技计划配套项目通讯作者：韩晓艳（１９８０～），女，博士研究生，主要从事光电子薄膜器件的研究。｝Ⅸ脚０６＠ｎｌａｉｌ．ｎ胂ｋ日ｉ．幽．锄（ｃｒ７㈣Ｑ９５∞）万方数据９１６太阳能学报２９卷谱计算得到晶化率（ｘ。）∞１；电池的乒ｙ特性是在ＡＭｌ．５光谱、１００ｍ１酬ｃⅡ１２光强、室温２５℃条件下测试的；由暗态乒ｙ曲线计算得到的暗态饱合电流密度厶和二极管品质因子凡用于分析载流子在ｉ层内部的

7、传输与复合；量子效率（ＱＥ）可以得到电池的光谱响应和载流子抽取的信息。２实验结果与讨论分别在１００ｓｃｃｍ和５００ｓａ咖制备了沉积速率约为１ｎＩＩｌ／ｓ的本征微晶硅薄膜材料，采用波长为６３３肿的激光从膜面入射测试两个材料的Ｒａｍａｎ谱（如图１），可以看到小流量下制备的微晶硅薄膜的Ｒａｍ锄光谱（Ｍ１）与大流量（Ｍ２）下制备的Ｒａｍａｎ谱在晶体图２不同总流量下制备的微晶硅薄膜的吸收谱ｎｇ．２硅的峰位５２０咖。１处都出现较强的峰，这说明材料微晶化，由高斯三峰拟合得到的晶化率都约为５０％。Ａｂ卿埘∞ｓｐ∞响０ｆ６ｌＩＩｌｍｉ伽叼啦山圯血咖ｔＩｌｉ