非晶硅薄膜电池应用及前景分析.pdf

2 0 1 0 年3 月光源与照明 2 0 1 0 年第1 期 非晶硅薄膜电池应用及前景分析 张旭鹏杨胜文张金玲皇明太阳能集团有限公司 德州2 5 3 0 0 0 摘要通过详细阐述非晶硅薄膜电池的结构和优点．论证了非晶硅薄膜电池具有的广阔应用前景，尤其在遮阳、中卒光伏组件 中的应用具有明碌的优势，其对可再牛能源的发展有着积极的推动作用。 关键词人阳能电池非晶硅薄膜电池光伏应用遮阳中空光伏组件 O 引言 随着能源危机与环境污染问题越来越严重，社会 各界对能源消耗的町持续性发展日益重视，尤其引起 了各国政府对清洁的、可再生能源的关注和青睐，新 型能源成为同际学术界和各罔研究、开发的重点，而 太阳能是新能源发展的主要方向之一”1 。根据美同能 源信息管理局的预测，到2 0 1 0 年。世界煤炭、水力和 核能发电将有6 ．4 ％的电力供应缺口；到2 0 2 0 年，这 一缺口将增至1 0 ．7 ％；这一供应缺口不得不用可再生 能源去弥补，而利用太阳能发电将起着重要的作用。 太阳能光伏发电是太阳能利用的一个主要方面， 目前常用的太阳能电池有单晶硅电池、多晶硅电池和 非晶硅薄膜电池。在欧美一些国家，因为政府的一些 优惠政策及单晶硅、多晶硅电池具有研发早、转化效 率高、生产工艺成熟等优点，得到了一定数量的推广。 但是单晶硅、多品硅电池组件的硅料提纯、制取过程 中消耗大量的电能，发电成本远高于其他能源形式。 经分析，单晶硅、多晶硅电池成本下降有两种途径 提高转化率和降低硅片厚度。根据电池转化率和硅片 厚度变化趋势可以测算多晶硅系统价格变化趋势，最 高值分别是2 2 ％和1 5 0 ／a m ，这个数值接近晶硅的成本 极限；根据模型测算，按照年日照10 0 0 h 测算，2 0 2 0 年多晶硅电池系统的发电成本为2 ．0 2 元／k W l a ；年日 照13 0 0 h 的发电成本为1 ．5 5 元／k W h ，这一数据接 近晶硅的成本底线。但仍不足以与煤炭等常规能源相 比啪，市场前景日益黯淡。单晶硅、多晶硅电池的这 些缺点在客观上为非晶硅薄膜电池的发展提供了契机。 1 非晶硅薄膜电池简介 非晶硅 a - S i 太阳电池是在玻璃 g l a s s 衬底上 沉积透明导电膜 T C O ，然后依次用等离子体反应沉 积P 型、i 型、n 型i 层a - S i 单结 ，接着再蒸镀金 属电极铝 A I ，光从玻璃面入射，电池电流从透明导 电膜和铝引出，其结构叮表示为g l a s s ／T C O ／p i n ／A l ，最 后用E V A 乙烯一醋酸乙烯共聚物 、底面玻璃封装， 衬底也町以是不锈钢片、塑料等作衬底。 非晶硅双结玻璃薄膜电池组件的结构如图1 所示， 自上到下依次为顶面玻璃、S n O 导电膜、双结非晶硅 薄膜电池 非品硅薄膜电池还可做成单结或三结非晶 硅薄膜电池 、背电极、E V A 乙烯一醋酸乙烯共聚物 、 底面玻璃。 图1 非晶硅双结玻璃薄膜电池结构 非晶硅玻璃薄膜电池发电原理与单晶硅、多晶硅 电池相似，当太阳光照射到电池上时，电池吸收光能 产生光生电子一空穴对，在电池内建电场的作用下， 光生电子和空穴被分离，空穴漂移到P 侧，电子漂移 到N 侧，形成光生电动势，外电路接通时，产生电流。 2 非晶硅薄膜电池的特点 1 材料成本低，硅材料用量少 衬底材料。如玻璃、不锈钢、塑料等，价格低廉。 硅的厚度町以很薄，只有0 ．5p m 左右。这和非晶硅电 3 9 ． 万方数据 2 0 l O 年3 月 光源与照明 2 0 1 0 年第1 期 池光吸收系数大有很大关系，单晶硅电池需要充分吸 收太阳光，需夏的厚度较厚，约为2 0 0 岫。另外非晶 硅电池不需要像单晶硅那样切片，材料浪费极少。 2 制造工艺简单。可连续、大面积、自动化批 量生产 非晶硅产业化是利用化学气相沉积法制造的，硅 烷气体流入真空反应器，利用高频放电等方法分解硅 烷，使非晶硅沉积在基板上。硅烷中混入含有P 或B 的P H ，、B H 6 气体，町得到N 型或P 型非晶硅。无论 是单结P I N 、双结P I N ／P I N 、还是i 结P I N ／P I N ／P I N 电池，也尢论是0 ．3m 2 、0 ．7m 2 还是5 ．7m 2 ，其核心 部分的P I N 结都町以在薄膜的生长过程中同时完成。 目前已经实现了可连续、大面积、自动化批量生产。 晶硅电池组件的制造需耍经过太阳电池的筛选、焊接 等琐碎的工序，人力投入较多，制造过程中质量不容 易控制，实现自动化批遗生产难度大。 3 制造过程消耗电力少。能量偿还周期短 非晶硅薄膜电池是用气体分解法制备非晶硅，基 板温度仅2 0 0 3 0 0o C ，与单晶硅在14 1 2o C 以上反复 多次熔解相比，所消耗的电力少得多。晶体硅太阳电 池能量偿还时间为2 ～3 年，而非晶硅太阳电池只有 1 ～1 ．5 年‘劓。 4 温度系数低 太阳能光谱分布比较宽，晶体硅电池只能吸收能 量比自己带隙高的光子，其它光子被吸收转换为热量 或将能量传递给材料分子，使材料发热，这些热效应 会使晶体硅电池的发电效率下降，而非晶硅带隙比晶 体硅宽，温度系数影响明显低于晶体硅。 5 弱光性能强 i 由于非晶硅的价带电子能级低，在暗光下非晶硅 电池依然具有良好的光电效率。 6 发电量高 在相同的测试条件下，与相同功率的晶体硅太阳 电池相比，非晶硅薄膜电池的年总发电量高1 0 ％一1 5 ％。 图2 是非晶硅薄膜电池与单晶硅电池单位瞬时功 率对比图，其中 瞬时功率P U I ； 单位瞬时功率 P ／户k ； 式中U 、，为每天上午1 0 0 0 和下午1 5 0 0 分别 记录非晶硅薄膜电池组件和单晶硅电池组件工作时的 电压、电流所得到的数据，P 为对应的瞬时功率，‰ 为组件的额定功率。 4 0 图2非品硅薄膜电池与单晶硅电池单位瞬时功率对比图 由图2 可见，单位功率的非晶硅薄膜电池比单晶 硅电池发电量高，这和非晶硅薄膜电池的温度系数低、 弱光性能强等优点是分不开的。 7 美观、大方。便于与建筑集成 当电池组件作屋面和墙面时，电池组件的颜色与 建筑物的颜色比较容易匹配，美化室内外环境，加上 精细、整齐的激光切割线，使建筑物更加美观、大方， 更有魅力。 8 热斑效应不明显 当太阳电池阵列面积较大时，难免会有部分组件 处于阴影之内，由于非晶硅太阳电池的电流密度较小， 热斑效应不明显，所以，使用起来更加方便，可靠性 更好。 当然，非晶硅薄膜电池也有它无法掩饰的缺点 1 由于非晶硅太阳电池出现较晚 比单晶硅电池 晚2 2 年 ，在工艺上没有单晶硅电池成熟，在8 0 年代 初，才实现产业化，曾经由于封装、引线等问题，出 现过电池组件过早失效现象。目前，其工艺已经提高 到了一个相当的水平，但是还有很多方面需要改进和 提高。 2 由于非晶硅太阳电池光电转换效率偏低，不 太适合用于安装面积有限、发电功率要求较大的环境 中。 3 非晶硅薄膜电池应用 目前，非晶硅薄膜电池组件在遮阳、中空光伏组 件等方面得到大量的应用。 1 非晶硅光电活动遮阳系统 非晶硅光电活动遮阳系统是安装在建筑立面的一 种新型户外高端遮阳产品，是利用非晶硅薄膜电池组 件作为遮阳板的一种具有发电、遮阳功能的新型节能 环保产品，外观效果如图3 所示。主要由遮阳板、托 架、支杆、电动推杆等几部分组成。遮阳板可以选用 单晶硅、多晶硅电池组件或非晶硅薄膜电池组件，但 万方数据 2 0 1 0 年3 月 光源与照明2 0 1 0 年第l 期 是单晶硅、多晶硅电池组件中太阳电池之I ’日J 存在间隙， 透光率过高，影响遮阳效果。使用不透光非晶硅薄膜 电池组件，透光率降到1 0 ％左有，遮阳效果比较好。 另外非晶硅薄膜电池组件的颜色均匀，线条平直，与 建筑整体是协调的。 图3非晶硅薄膜电池组件遮阳系统 2 非晶硅薄膜电池中空光伏组件 非晶硅薄膜电池中空光伏组件的结构如图4 所示， 由上至下分别是顶面玻璃、薄膜电池、E V A 、底面玻 璃、中空层、L O W E 膜以及中空玻璃。在底面玻璃和 镀膜玻璃之间设有铝间隔条，由铝间隔条罔成一中空 腔，中空腔上下侧中的其中一侧镀有L O W E 膜层；在 间隔条一边的外侧到相应玻璃边上装有带二极管的接 线盒；间隔条与底面玻璃、中空玻璃之间设有第一道 密封胶。玻璃与铝问隔条外围设有第二道密封胶。 图4 非晶硅薄膜电池中空光伏组件结构 非晶硅薄膜电池的弱光性好，在暗光下依然具有 良好的光电效率。非晶硅薄膜电池做成幕墙、采光顶 图5 ，中空玻璃内侧镀有L O W E 膜，具有对町见光 高透过及对中远红外光高反射的特性，可达到为建筑 隔热、保温的效果。经中罔建筑科学研究院测试，此 种产品的传热系数U 值为1 ．6W ／m 2 K ，U 值越低，通 过玻璃的传热量也越低，同内很多企业制作的中空产 品都高于2W ／m 2 K ，这是其他建筑材料和普通玻璃幕 墙无法比拟的。另外组件的两个引出电极与接线盒采 取内电路连接。这使得接线盒隐藏在组件内，避免安 装到建筑上影响美观，同时安装也更加方便。 图5 非晶硅薄膜电池用作采光顶 4 结论 在全球能源供应日趋紧张的情况下，各种太 阳能利用的新技术发展比较迅速，太阳能应用领域正 在逐渐拓宽，设计应用水平也在不断得到提高。专家 认为，未来5 年内薄膜太阳能电池成本将会大幅降低， 届时这种薄膜太阳能电池将广泛应用于电子消费品、 远程监控／通讯、军事、野外／室内供电等领域。太阳 能电池相关研究人员已经在研究以薄膜取代晶硅制造 太阳能电池的技术，并取得巨大进展，在详细分析成 本和预测未来价格走势的基础上，对薄膜电池行业的 盈利前景进行了预测。龙头企业的稳定毛利率在 3 0 ％～5 0 ％之间；考虑成本下降和售价变化，随着技 术进步，未来几年这一盈利水平是可以维持稳定在 2 0 ％一3 0 ％之间，薄膜电池逐渐成为太阳能行业的新 的爆发点，因此需要提前布局，才能把握住这一历史 性机遇。相信随着人们节能环保意识的增强、思想观 念的转变，资源和能源节省等优势依然能确保非晶硅 薄膜电池有良好的应用前景，非晶硅薄膜电池的应用 领域将会更加广阔。 参考文献 【1 1 邱速希．非品辞玻璃薄膜电池应用及热稳定性能和抗压性能测 试，玻璃【M 】．2 0 0 9 4 3 5 【2 】国会证券一薄膜电池行业研究报告Ⅱq ．2 0 0 8 f 3 】杨金焕，于化丛．太阳能光伏发电应用技术田．屯子．[ 业出版 社，2 0 0 9 4 l 万方数据 非晶硅薄膜电池应用及前景分析非晶硅薄膜电池应用及前景分析 作者张旭鹏， 杨胜文， 张金玲 作者单位皇明太阳能集团有限公司,德州,253000 刊名 光源与照明 英文刊名LAMPS AND LIGHTING 年，卷期2010，““1 被引用次数0次 参考文献3条参考文献3条 1.邱速希 非晶硅玻璃薄膜电池应用及热稳定性能和抗压性能测试[期刊论文]-玻璃 20094 2.国金证券-薄膜电池行业研究报告 2008 3.杨金焕.于化丛 太阳能光伏发电应用技术 2009 相似文献7条相似文献7条 1.期刊论文 张旭鹏.杨胜文.张金玲 太阳能电池发电应用前景分析 -21世纪建筑材料2010,21 本文通过详细阐述非晶硅薄膜电池的结构和优点,论证了非晶硅薄膜电池具有广阔的应用前景,尤其在遮阳、中空光伏组件中的应用具有明显的优势 ,对可再生能源的发展有着积极的推动作用. 2.学位论文 陈建明 非晶硅薄膜太阳能电池的新工艺及理论模拟 2005 论文对非晶硅太阳能薄膜的原理和工艺进行了深入分析和讨论，优化了一个最适合投入批量生产的工艺。因为非晶硅薄膜的质量与材料、结构工艺 设备有关，希望通过本论文的系统研究，从材料、结构的改变和工艺水平提高的角度增强非晶硅太阳能电池的竞争力。“太阳能极具吸引力，原因是太 阳光用之不竭，一旦拥有设备，我们就可以源源不断得到免费的能源。”对太阳电池的开发和利用，目前是世界各国研究的重点，尤其在如今进入能源 短缺的年代，制造太阳电池的材料、结构及工艺有多种。其主要有单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜和多晶硅薄膜，论文在分析和比较了其他几种太阳电池 的材料、结构和工艺特性的基础上，提出了一个新的太阳能电池制作工艺。 太阳能电池在非晶硅上取得令人鼓舞的结果，但由于缺陷的存在使得人们不断探索新的工艺和其他薄膜电池，例如硒化铜CdInSe2或砷化稼 GaAs等。尽管这些材料在太阳能电池的性能上有较满意的表现，但这些材料大都含有毒物质，并且非常稀少，因而限制它们的全球应用。也有人用有 机材料，但它的转化效率非常低并且稳定性差。西门子宣布可以把这种电池的转换效率从通常的3％提升到5％，但从总体上看，目前全球大约90％的薄 膜太阳电池的生产仍是基于氢化非晶硅a-SIH的技术。本文基于非晶硅薄膜制造，其原因如下非晶硅薄膜太阳能电池现在在光电市场越来越重要 ，在过去十年非晶硅薄膜太阳能电池义已经实现了超过13％的转换效率，如今利用各种结构可以有更高的转换效率。非晶硅薄膜比单晶硅的转换效率多 40倍，薄膜厚度仅需要1微米便可吸收约90％的可用光能量。在与单晶硅和多晶硅太阳电池相比，非晶硅薄膜电池的光电成本非常低。非晶硅可以淀积在 塑料、玻璃和金属上，使非晶硅是理想的构造PV产品并且容易实现大面积化。非晶硅对太阳光有很高的吸收系数，并产生最佳的光电导值，很容易实现 高浓度可控掺杂，可以在很宽的组分范，围控制它的能隙变化，形成异质结，并有十分低的界面态。非晶硅沉积温度低，薄膜制作的工艺简单，仅通过 各种气体源就可一次性连续完成复杂器件的制作，所以成本低易于实现大生产。 本文主要探索了一种新的非晶硅薄膜电池结构DPIN，即对称PIN结构。该结构非晶硅薄膜电池制造工艺简单，成本较低并且巧妙采用新对称工艺注 意不需要高温沉积使电池效率达到11％以上，并且电池的稳定性较好。论文对其结构进行了模型设计模拟和分析，建立了一套最优化的工艺参数，并结 合目前成熟的等离子体增强化学气相沉积法Plasma-enhancedChemicalVaporDeposition，简称PECVD、热丝化学气相法HW-CVD和微波电子回旋共振化 学气相沉积，设计出一套对称LPECVD化学气相沉积工艺，从理论上分析了淀积的原理，推导出最佳的工艺参数。该工艺有较大的淀积率，用SiH4制备I层 的淀积率达到1A/s，理论上用B2H6/SilL,气体可以均匀制备P层，用PH3SiH4制备N层。利用对称流量控制和PID控制，能够得到片内和片间较均匀的薄 膜。分析了非晶硅太阳电池的模型，进行了对称结构电池的模拟验证，证实了其优越性。并制作了双层结构的薄膜电池，测试结果表明增加了13个小时 的光电效应，大大提高了利用率。 3.学位论文 段苓伟 绒面ZAO透明导电膜电极硅薄膜太阳能电池制备 2007 本文利用中频脉冲磁控溅射方法，以掺杂Al 2wt％的ZnAl 合金靶为靶材，制备了用于硅薄膜太阳电池的绒面ZAO 透明导电薄膜。研究了氧流量、 衬底温度、溅射功率和工作压力等沉积条件对平面ZAO 薄膜电学、光学、以及结构特性的影响。结果表明当氧流量不变时,衬底温度为220℃，溅射功 率为80W，工作压力332mPa 时，薄膜电特性最佳。制备出的ZAO 薄膜的方块电阻为9，电阻率为6.3110-4cm，载流子浓度为8.71020/cm3，霍尔迁 移率为12.8cm2V-1s-1，可见光范围内的平均透过率大于85％。 将平面ZAO 薄膜利用溅射后腐蚀法,在0.5％的稀盐酸浸泡一定时间进行腐蚀，去掉薄膜上结合不紧密的部分，得到表面凹凸不平的绒面ZAO 薄膜。 观察腐蚀后薄膜的SEM 照片，研究薄膜制备工艺对薄膜腐蚀后表面形貌的影响。结果表明当氧氩比确定后，衬底温度为220℃时，随溅射功率的减小 ，工作压力的降低，薄膜的绒面效果得到明显改善。 本实验在氧氩比为3.6sccm/12sccm，衬底温度为220℃，溅射功率为80W，工作压力为373mPa，腐蚀溶液浓度为0.5％时，得到表面最好的绒面ZAO 薄 膜。 另外,本研究将制备得到的绒面ZAO 薄膜应用于非晶硅薄膜太阳能电池上,结果表明薄膜的好坏与绒度的大小无关。只有表面形貌为光滑的陨石坑状 结构且光电性能优良的ZAO 薄膜才能增加非晶硅薄膜电池对光的吸收，从而提高电池的短路电流和转换效率。相反，那些腐蚀后表面为粗糙花状结构的 薄膜不仅不能起到陷光作用，而且由于腐蚀的作用是薄膜电阻变大，使得对应的电池转换效率变低。 4.会议论文 王林申.张德贤.陶科.薛颖.姜元建.赵敬芳 微晶硅薄膜太阳能电池的研究进展 2008 硅薄膜太阳电池技术是光伏领域最具低成本优势的光伏技术,目前已成为各国光伏计划支持的重点。相比于非晶硅电池,相变区的微品硅薄膜太阳电 池几乎没有光致衰退,且具有良好的长波段光谱响应特性,可以和非晶硅薄膜电池相结合制备成叠层电池。而当电池衬底使用柔性薄膜材料后,薄膜电池的 研制工艺技术更具有特殊性。本文回顾了硅基薄膜电池的研究历史,重点关注于微晶硅薄膜电池的研究进展以及制备在柔性衬底上电池的特殊性。 5.学位论文 朱锋 非晶硅/微晶硅叠层电池中P型微晶硅材料及前后界面的研究 2006 硅薄膜材料和电池研究已经成为热点，开发低价、稳定和高效率的太阳电池是光伏研究的目标。微晶硅薄膜电池克服了非晶硅薄膜电池光致不稳定 的缺点，而且与非晶硅电池组成叠层电池，既能进一步拓展光谱响应范围，提高电池效率和稳定性，又能更进一步降低成本。本文叙述了采用VHF- PECVD技术，制备P型微晶硅μc-SiH薄膜材料及其在微晶硅太阳电池上的应用，并就非晶硅/微晶硅叠层太阳电池进行了实验研究。主要做了以下几 方面的工作 1.P型微晶硅材料特性和沉积工艺的研究 随着氢稀释率的提高，材料从非晶向微晶转变；提高VHF功率，也可使材料晶化率增加；适当的反应气压既可提高薄膜的均匀性，又可改善薄膜的电 学特性；硼掺杂可以提高材料的电导率，另一方面，硼又有抑制材料晶化作用。采用光发射谱技术opticalemissionspectra，OES研究P型微晶硅材料 的生长动力学过程。提高氢稀释和等离子体功率都可以使等离子体中原子氢的含量增加，SiH*的含量减小，SiH*和原子氢的比值也减小，获得的材料晶 化率得到提高；提高反应气压，等离子体中原子氢、SiH*的含量，以及SiH*和原子氢的比值都减小，获得的材料电导率先增大后减小；硼掺杂对等离子 体影响是，随着硼掺杂浓度的提高，等离子体中SiH*和原子氢的比值减小，但是由于硼抑制晶化的作用，材料晶化率随硼掺杂浓度的提高而减小。 采用双层结构的p-μc-SiH，首次系统研究了分别调控两层的晶化率、掺杂浓度与厚度，来达到晶化和掺杂效果分别完成、最终合成一致达到高电 导、适当晶化率同时得以满足的p-μc-SiH，为随后微晶硅有源层的生长提供良好晶化基础。通过这种方法，在厚度小于30nm情况下，电导率大于10- 2S/cm，光学带隙大于2.0eV，激活能小于0.06eV，可见光区透过率大于80％。p-μc-SiH的晶化率从～20％提高到～50％，并且可以通过第一、二层的 调制，调节薄膜晶化率。 2.从器件的角度，进一步研究了P型微晶硅材料特性及其前后界面对微晶硅太阳电池的影响 微晶硅Ⅰ层是在作为窗口层的P层上沉积的，p-μc-SiH的晶化率对微晶硅Ⅰ层生长起始阶段非晶孵化层有很大影响。采用双层结构的p-μc- SiH层，微晶硅Ⅰ层的非晶孵化层厚度减小，P/I界面得到改善。 采用Raman谱技术，首次观察到p-μc-SiH层的微结构对在其上沉积的微晶硅Ⅰ层结构没有影响，主要影响的是微晶硅电池的P/I界面结构和特性。 首次提出对P/I界面进行20秒氢处理，可以改善界面特性，电池的短路电流密度和填充因子都可获得大幅提高。 还研究了ZnO/P界面对微晶硅电池性能的影响，沉积p-μc-SH层之前先对ZnO表面进行20秒氢处理，可以降低ZnO的方块电阻。氢等离子处理之后 ，保持辉光连续，加入硅烷、硼烷等反应气体沉积双层结构p-μc-SH层，这样可以改善ZnO和p-μc-SiH层之间的接触特性。首次采用光发射谱 OES技术，研究这个过程中等离子体发光峰的变化，经过30秒的不稳定期后，等离子体达到稳定，SiH*和原子氢比值在0.75左右；同时发现绝缘衬底和 导电衬底对等离子体状态有不同的影响，从而导致了在它们上面沉积的材料结构和特性不同。 经过系列优化研究，采用MOCVD技术制备的ZnO背反射层与Ag/Al金属背电极形成复合背反射电极，微晶硅薄膜太阳电池的转换效率进一步得到了提高 ，达到了9.19％Voc0.55v，Jsc26.53mA/cm2，FF0.6296。 3.非晶硅/微晶硅叠层电池中NP隧穿结特性的研究 在非晶硅/微晶硅叠层太阳电池中，实现欧姆接触的顶电池N层和底电池P层都是微晶硅，形成NP隧穿结。调整它们的厚度可以改善NP隧穿结特性。通 过实验确定了，非晶硅顶电池的N层厚度约25nm，微晶硅底电池的P层厚度约27nm时，非晶硅/微晶硅叠层太阳电池的效率最大。对NP界面进行20秒的氢处 理，氢等离子处理之后，保持辉光连续，加入硅烷等气体，沉积后续层，可以提高电池效率。 4.非晶硅/微晶硅叠层太阳电池电流匹配的研究 对于非晶硅/微晶硅薄膜叠层电池来说，电流匹配主要是电池吸收层厚度的匹配。通过研究，初步确定了非晶硅顶电池的厚度为250nm，微晶硅底电 池的厚度2800nm，顶电池的N层采用非晶和微晶硅双层结构改善NP结隧穿特性，同时不影响非晶硅顶电池。采用ZnO背反射层，小面积非晶硅/微晶硅叠 层太阳电池的效率为11.37％，Voc1.38v，Jsc12.63mA/cm2，FF0.6502；1010cm2非晶硅/微晶硅叠层组件的效率为 9.72％Voc13.36v，Jsc10.29mA/cm2，FF0.7073。 6.会议论文 钱勇.张梦炎.石易立 多结叠层太阳电池光谱响应测试研究 2008 多结叠层太阳太阳电池是目前世界上公认的提升效率行之有效的方法之一。Ⅲ-Ⅴ族化合物电池、非晶硅薄膜电池未来的发展趋势都是多结叠层电池 。光谱响应SR或是量子效率是反映太阳电池性能的一个重要参数。由于多结叠层电池的光谱响应测试比单结电池要复杂的多。本文主要对多结太阳电 池光谱响应测试做了深入的分析,主要包括光谱响应测试机理研究,偏置光、偏置电压对测试结果的影响,并分析了光谱响应测试结果得到的短路电流密度 与Ⅳ测试短路电流密度之间存在差别的原因。 7.学位论文 吴芳 硅薄膜太阳电池电极接触特性的研究 2007 作为一种取之不尽的清洁能源,太阳能的开发利用正引起人类从未有过的极大关注.晶硅薄膜电池是兼具单晶硅和多晶硅体电池的高转换效率和长寿 命以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简化等优点的新一代电池. 硅薄膜太阳能电池是由许多不同化学成份的叠层构成的,每一层材料都有不同的光电性能.本论文采用的电池结构是glass/TCOJ/pin或niprrTCO/Al或 Ag背场,电池各层之间存在不同的界面效应,从而影响电池性能.其中TCO/p,p/i及n/TCO/AI是重要的界面.本实验主要研究了TCO/p,n/TCO界面的接触效应. 实验内容如下 1TCO/p界面采用等离子体化学气相沉积PECVD法在不同的透明导电膜掺F的SnP、掺Al的ZnOznOA1,SnO/ZnOAl 复合膜上沉积了p- SiH薄膜,研究了不同的透明导电膜和p-SiH薄膜之间的接触特性; 2绒面TCO/p界面对ZnOAl薄膜进行腐蚀,研究了其织构的影响因素,接着采用PECVD法在不同织构的ZnOA1上沉积了p-μc-SiH薄膜,研究了不同织 构ZnOAl与p-μc-SiH薄膜的接触特性; 3n/TCO界面采用PECVD法在ZnOAl薄膜上沉积了n-a-SiH薄膜,接着分别用电子束蒸发和磁控溅射法在n-a-SiH薄膜上制备ZnOAl薄膜,研究了n- a-SiH/ZnOAl的接触特性. 实验结果如下 1系统地研究了在不同透明导电膜上沉积的p-SiH薄膜结晶状况p-1.tc-SiH薄膜在SnO上晶化率比较高,分析认为粗糙衬底表面有更多的表 面凸起、沟槽、台阶等结构,而这些结构势必对薄膜成核长大有很大的影响; 2研究了各项参数对TCO/P接触特性的影响.结果表明ZnOAl/p-a-SiH的接触电阻并不比SnO/p-a-SiH高.分析认为①ZnOAl/p-a-SiH接触面 上的界面态比较少;②ZnOAl薄膜表面是未曾织构的表面,SnO薄膜表面是具有一定绒度的表面;③本实验采用的ZnOAl薄膜的载流子浓度较SnO薄 膜的大;④在H等离子体气氛中,ZnOAl薄膜比Sn02薄膜稳定; 3用去离子水纯度为p8 MΩ-cm与O.5﹪的稀盐酸混合成腐蚀液对znoAl薄膜表面进行腐蚀,并研究了其织构的影响因素在制备薄膜时需要很好 的掌握反应气压的最佳点,既保证优良的光电特性又要能腐蚀出一定的绒度.同时,只有在恰当温度范围内制备的ZnOAl薄膜腐蚀后才会得到适合我们要求 的绒面结构;4在此基础上又对不同织构ZnOAl与p-μc-SiH薄膜的接触特性进行了研究和分析.在织构后的ZnOAl上沉积的p-μc-SiH薄膜的晶化率均 大于在未织构的ZnOAl上沉积的p-μc-SiH薄膜,且它们的接触电阻也均小于未织构的.说明绒面有利于p-μc-SiH薄膜的晶化;织构时间为15s的 ZnOAl衬底上沉积的p-μc-SiH薄膜的晶化率较高,且其接触电阻也较低,即织构时间存在最佳点;如略微增大硼掺杂浓度0.1﹪～0.15﹪的话,其变化规 律与轻掺杂的相同,总体来说接触特性变差在不同织构时间的ZnOAl衬底上沉积的p-μc-SiH薄膜的晶化率均下降,且接触电阻均变大;5对背电极的接 触也作了一些研究①对于电子束蒸发制备的ZnOAl薄膜,掺杂浓度存在一拐点,当掺杂浓度为2.5﹪时n-a-SiH/ZnOAl的接触电阻最小,这是因为在掺杂 浓度为2.5﹪时ZnOAl薄膜的电阻率最小;②保持掺杂浓度为2.5﹪时,改变ZnOAl膜的厚度,在厚度变化不大的情况下,n-a-SiH/ZnOAl的接触电阻随着 ZnOAl厚度的增加而增大.分析认为,厚度变化不大时,薄膜的性能基本相同电阻率和结晶度差别不大,但体电阻随着厚度的增加而增加;③磁控溅射制备 的ZnOAl薄膜,n-a-SiH/ZnOAl的接触电阻随着厚度的增加而不断减小,这是因为磁控溅射制备的ZnOAl薄膜随着厚度的增加,结晶度不断变好,ZnOAl薄 膜的电阻率不断减小. 本文链接 授权使用都晓东wfqinghua，授权号5a62e745-27d2-42ed-8b22-9dea014088bc 下载时间2010年9月7日