非晶硅叠层太阳能电池制备技术研究

【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的a-SiC作为窗口层成功制备出了Voc=0.82V,Jsc=7.25mA/cm~2,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, Jsc=6.28mA/cm~2,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-SiC a-Si:H 叠层 集成化
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 太阳能电池的发展历史及现状8-11
• 1.2 非晶硅太阳能电池11-14
• 1.3 本文的主要研究内容及意义14-15
• 2 非晶态材料及PECVD 沉积薄膜机理15-21
• 2.1 非晶态材料15-17
• 2.2 PECVD 法制备氢化非晶硅薄膜的生长机制17-21
• 3 用于太阳能电池的薄膜制备技术研究21-36
• 3.1 实验设备，气体以及衬底基片的清洗21-23
• 3.2 本征 a-Si:H 薄膜的制备技术研究23-32
• 3.3 宽带隙高电导率的 p 型 a-SiC 窗口层材料的研究32-34
• 3.4 高电导率的 n 型微晶硅的研究34-35
• 3.5 遇到的问题与解决办法35-36
• 4 非晶硅太阳能电池的设计和制备36-49
• 4.1 非晶硅薄膜太阳电池的基本原理和结构36-37
• 4.2 单结 a-Si:H 电池的制备技术研究37-40
• 4.3 叠层 a-Si:H 太阳能电池的制备技术研究40-49
• 5 薄膜电池集成化技术研究49-53
• 5.1 激光划刻集成法49-50
• 5.2 CVM 成图集成法50-53
• 6 结论53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-60
• 附录1 攻读硕士学位期间参与发表的论文60-61
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利61-62
• 附录3 光刻掩模板设计图62-65

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