n-i-p型非晶硅薄膜太陽電池的制備及性能研究.pdf

1、在全球硅材料日趨緊缺、價格不斷上漲的背景下，非晶硅薄膜太陽電池因其材料消耗少、成本低、性能提升空間大而越來越受到世界各國的關(guān)注。本文在制備n-i-p型非晶硅薄膜太陽電池的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了襯底形貌、背反層結(jié)構(gòu)以及窗口層工藝條件與電池性能的聯(lián)系。
　　首先，我們將一種新穎的具有準(zhǔn)周期性納米坑狀織構(gòu)的Al襯底應(yīng)用到n-i-p型非晶硅薄膜電池中，并同基于商用氟摻雜SnO2（SnO2∶F，簡稱FTO）透明導(dǎo)電玻璃襯底（型號:AsahiAN

2、S14）及平板襯底的n-i-p型非晶硅電池性能做了比較。表征結(jié)果顯示，納米坑狀A(yù)l襯底電池的外量子效率(External Quantum Efficiency)在500～800 nm波段的光譜響應(yīng)最高且短路電流密度以及最終的光電轉(zhuǎn)換效率均高于其它兩種襯底的電池。通過對表征結(jié)果的分析，我們認(rèn)為這種納米坑狀A(yù)l襯底具有優(yōu)良的陷光作用，其陷光效果甚至優(yōu)于商用FTO襯底。
　　其次，基于這種納米坑狀A(yù)l襯底，我們設(shè)計了三種不同結(jié)構(gòu)的背反層

3、，并在其上沉積了n-i-p型非晶硅電池。表征結(jié)果顯示，基于三種不同背反層結(jié)構(gòu)的電池其短路電流差異明顯。我們分析了其中的原因，并根據(jù)結(jié)論重新設(shè)計了一種背反層結(jié)構(gòu)，為后續(xù)工作做參考。
　　復(fù)次，根據(jù)上面的結(jié)果，我們意識到鋁摻雜的氧化鋅（ZnO∶ Al，簡稱AZO）隔離層對陷光作用的重要影響。因而，我們結(jié)合有限差分時域(Finite-Difference Time-Domain)模擬法和實驗表征的手段深入研究了背反層結(jié)構(gòu)中AZO層厚度與

4、基于納米坑狀A(yù)l襯底電池光學(xué)、電學(xué)性能的內(nèi)在聯(lián)系。模擬以及實驗結(jié)果顯示，調(diào)控AZO厚度能夠改變電池內(nèi)部的電場分布，并對電池的短路電流、開路電壓、填充因子等都有較大的影響。最終，當(dāng)AZO厚度為100 nm時，電池具有最高的光電轉(zhuǎn)化效率。
　　再次，考慮到太陽能電池的性能對窗口層特性非常敏感。我們優(yōu)化了p層的硼烷摻雜濃度、厚度以及沉積溫度，并應(yīng)用到n-i-p型非晶硅電池中，提高了電池的性能。
　　最后，通過前期一系列工藝參數(shù)的優(yōu)