非晶硅叠层太阳能电池制备技术研究硕士学位论文

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1、华中科技大学硕士学位论文非晶硅叠层太阳能电池制备技术研究姓名：张锐申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：曾祥斌20080528摘要随着对清洁可再生能源需求的日益增加，太阳能已成为一种极具前景的能源。而非晶硅薄膜太阳电池相对于其他硅太阳电池而言，具有制作工艺简单，制备温度低，耗材少，能沉积在廉价的衬底上，易于集成等特点，已成为人们研究的重点。但是单结的非晶太阳能电池转换效率偏低，而且还存在光致衰退效应，使得其应用受到了极大的限制。叠层非晶硅太阳电池可由各层带隙的调整来实现对太阳光子的最大程

2、度吸收，以提高太阳电池的光伏转换效率和稳定性。本论文从理论和实验两方面对叠层非晶硅太阳能电池的制备技术进行了详细的研究。围绕上述研究方向，本文采用等离子增强化学气相沉淀（PECVD）技术，详细研究了以氢气、硅烷、硼烷、磷烷、甲烷为反应气体制备非晶硅电池各层薄膜的工艺。系统研究了掺杂比，衬底温度和辉光放电功率等工艺参数对薄膜沉积速率，光电性能的影响，总结出最佳的电池制备工艺条件。通过对a-Si:H薄膜制备条件和太阳能电池设计进行优化，在低温条件下用宽带隙2的a-SiC作为窗口层成功制备出了Voc=0

3、.82V，Jsc=7.25mA/cm，转换效率达到4.09%的单结非晶硅太阳能电池。之后又通过薄膜连续沉积的方式制备出Voc=1.18V,2Jsc=6.28mA/cm，转换效率为4.64%的双结叠层太阳能电池。为了提高电池的输出功率，我们设计了一套光刻掩模板以实现电池的内部互连。关键词：太阳能电池a-SiCa-Si:H叠层集成化IAbstractWiththeincreasingdemandofrenewableandenvironmentallyacceptableterrestrialener

4、gyresources,solarenergyhasbeenoneofthemostpromisingenergyresources.Solarradiationisinexhaustible,no-pollution,low-cost,whichbecomeanewwaytoeasetheenergyshortage.Comparedwithcrystalsiliconsolarcellsthethinfilma-Si:Hsolarcellshaveadvantagesasfollowing:T

5、hefabricationtechnologyofa-Si:Hsolarcellsissimple.Thelowdepositiontemperature,andusingthelowcostofmaterialmakethelowcostofa-Si:Hsolarcells,andeasytointegration.Butsinglejunctionbasedamorphoussolarcellconversionefficiencyislow,andhaveS-Weffect.Tandema-

6、Si:Hsolarcellenhancethesolarphotovoltaicconversionefficiencyandstabilitybythebandgapadjustments.Inthisthesiswehaveinvestigateda-Si:Htandemthinfilmsolarcellboththeoreticallyandexperimentally.Focusingontheaboveresearchdirection,thispaperdetailedlyinvest

7、igatedthetechnologywhichtakingH2,SiH4,B2H6,PH3andCH4asreactiongasestopreparedifferentlayersbyPECVD.Wehaveinvestigatedthepreparationofamorphoussiliconthinfilmandtheinfluenceofdepositionparametersonitselectricalandopticalproperties.Byoptimizingtheprepar

8、ationconditionofa-Si:H,andsolarcelldesignwesucceededtoprepareaa-SiC/a-Sisinglejunctionsolarcellwithconversionefficiency24.09%(Voc=0.82V,Jsc=7.25mA/cm)atalowersubstratetemperatureoflessthan200℃.Thanwesucceededtoprepareaa-SiC/a-Sidoublejunctions