a-si%3ah%2fc-si异质结太阳电池设计和相关材料的的研究论文

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1、上海交通大学硕士学位论文a-Si:H/c-Si异质结太阳电池设计与相关材料研究摘要人类对能源的需求迫使人们尽快找到一种无污染的可再生能源太阳能无疑是其中最有希望的一种自1954年走出实验室以来太阳电池已经经历了半个世纪的发展目前的商业太阳电池中比较引人注目的一个是日本Sanyo公司开发的HIT太阳电池ITO/a-Si:H/c-Si异质结(Heterojunction,HJ)太阳电池具有高效结构简单无需高温工艺等特点因而近年来成为其他国家研发的热点本文报道的内容为a-Si:H/c-Si异质结太阳电池(简称a/c硅太阳电池)结构设计和相关材料ITO与a-Si:H研究

2、的工作本文第二章简要介绍了a-Si:H/c-Si异质结太阳电池的发展历史和基本原理在此基础上总结了对a/c太阳电池效率影响比较大的因素ITO/a-Si:H/c-Si是一个复杂的界面系统其中a/c界面的钝化情况和ITO的沉积问题都会极大影响器件的效率最后我们设计了a/c硅异质结太阳电池的工艺步骤并对表面钝化ITO沉积温度等比较重要的几个环节的工艺条件进行了定性分析第三章我们尝试用微电子模拟软件AMPS对pa-Si:H/ia-Si:H/nc-Si结构进行了多参数数值模拟所模拟的参数包括异质结能带补偿(band-offset)a-Si:H/c-Si界面态密度ITO/a

3、-Si:H界面势垒高度和背场厚度及掺杂浓度模拟结果表明异质结能带补偿可以影响a/c4上海交通大学硕士学位论文异质结太阳电池少数载流子的采集和HJ太阳电池J-V特性影响造成J-V曲线扭曲a/c界面态密度影响异质结两侧空间电荷的分布而电荷的分布会影响界面附近的能带结构进而影响载流子的运动提高复合率和反向饱和电流a-Si:H层很薄时其上的ITO薄的功函数会影响a-Si:H薄膜内势垒的分布在极端情况下ITO/a-Si:H势垒会抑制载流子流向电极从而极大地降低太阳电池的性能第四章报道了利用磁控偏压射频溅射技术在180的温度下进行沉积ITO薄膜的工作实验中我们首次探索了低溅

4、射气压和低靶距既高粒子平均自由程()与靶距(d)比的情况分析样品的XRD谱发现ITO垂直表面方向的晶向随着负偏压的增加由(222)逐渐转变为(400)且(400)晶向的晶格失配也随着负偏压的增加而增大我们把这些性质的变化归结为溅射离子能量随负偏压的增加而增大的结果由于溅射粒子的平均自由程与靶距d的比值比较大入射到衬底表面的粒子能量随衬底偏压变化比较大而在这种条件下薄膜表面粒子的二次溅射产额随入射粒子的能量变化范围比较大衬底偏压对ITO薄膜的微结构沉积速度电学性质光学性质及表面形貌都有强烈的影响特别有趣的是我们用这种方法制备了具有织构化表面(绒面)的ITO薄膜其织

5、构化程度随衬底偏压的增加而提高当薄膜厚度90nm时在300-850nm范围内平均透射率超过85%同-4时电阻率~310cm(方块电阻28.7/)最后我们计算了ITO薄膜的品质因子发现所有样品的品质因子都属比较高的水平说明这些薄膜具有优良的光电性能在-75V条件下制备的样品具有最高5上海交通大学硕士学位论文品质因子表明在此条件制备的ITO薄膜的光学和电学性质具有最佳匹配适合用于太阳电池中第五章报道了HWCVD设备工作原理设计安装调试及初步实验结果在220的条件下我们在c-Si衬底上制备出了一系列硅薄膜样品Raman测试结果表明这些样品的相当大的氢气稀释比范围内均为

6、非晶硅(a-Si:H)薄膜下一步实验将致力于提高a-Si:H薄膜的光电导增益关键词异质结太阳电池数值模拟ITO射频溅射氢化非晶硅HWCVD6上海交通大学硕士学位论文DEGISNOFa-Si:H/c-SiHETEROJUNCTIONSOLARCELLANDRESEARCHESOFREALATEDMATERIALSAbstractThemushroomingdemandofenergymakesitnecessarytofindnewsourceofenergywhichshouldbeenvironmentfriendlyandrenewable.Amongall

7、kindsofrenewableenergiessolarenergyisundoubtedlythemostpromisingone.It’spasthalfacenturysincethefirstsiliconsolarcellcomeintobeinginBelllab.NowadaysoneofthemostattractiveTMhigh-efficiencysolarcellsisHITsolarcellbySanyocooperation.TheTMHIThasmanyfeaturessuchashighefficiency,simplestru

8、ctureandneed