非晶硅太阳能电池的透明导电层和本征非晶硅层的研究

【摘要】：随着能源危机和环境问题的日益加剧,寻找合适的新能源成为国际上关注和研究的焦点。太阳能作为清洁可再生能源备受青睐,经过多年发展太阳能电池材料也得到充分的研究。非晶硅薄膜太阳能电池比传统的硅太阳能电池更为环保,将会占据重要地位。本文主要研究非晶硅太阳能电池中透明导电层和本征非晶硅层的制备和性能。 透明导电层方面采用超声喷雾法制备掺氟氧化锡(Fluorine doped tin oxide, FTO)薄膜。研究了溶液组分、衬底温度、喷雾时间等沉积条件对其光学和电学特性的影响,获得高透光率和低方块电阻的符合非晶硅太阳能电池所需透明导电薄膜。由实验结果得出：优化的衬底温度为450℃,优化的喷雾时间为2分钟,优化的F掺杂率为1.2,优化的草酸掺杂量为12mmol/L。得到的最优样品的方块电阻为27Ω/口,透光率为76%。 本征非晶硅层使用磁控溅射的方法制备,通过对比单晶硅靶和多晶硅靶材制备的非晶硅薄膜,对其霍尔迁移率、光学带隙、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱等进行分析,研究靶材和溅射功率对它们的影响。溅射功率的范围在100-200W。与用单晶硅靶制备的非晶硅薄膜相比,多晶硅靶制备的样品具有更高的生长速率和相似的光学带隙,并且得到了高达1.658cm2/Vs霍尔迁移率。实验结果表明,多晶硅靶比单晶硅靶更适合用于沉积非晶硅电池中的本征非晶硅层。 【关键词】：掺氟氧化锡 喷雾热解 非晶硅 磁控溅射 太阳能电池
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.41
【目录】：

• 论文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 目录11-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 引言13
• 1.2 太阳能电池概述13-16
• 1.3 透明导电薄膜概况16-18
• 1.4 非晶硅薄膜概况18
• 1.5 本文的研究目的和内容18-19
• 1.6 本章小结19-20
• 第2章 薄膜理论基础20-32
• 2.1 薄膜的结构和特性20-27
• 2.1.1 FTO薄膜20-23
• 2.1.2 非晶硅薄膜23-27
• 2.2 薄膜的生长机理27-31
• 2.2.1 FTO薄膜27-30
• 2.2.2 非晶硅薄膜30-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第3章 实验设计32-42
• 3.1 实验药品与靶材32
• 3.2 实验前处理32-33
• 3.3 实验设备与流程33-37
• 3.4 性能表征37-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 超声喷雾工艺参数对薄膜性能的影响42-53
• 4.1 温度对薄膜性能的影响42-44
• 4.2 喷雾时间对薄膜性能的影响44-46
• 4.3 溶液组分对薄膜性能的影响46-50
• 4.4 简单喷雾装置的研究50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 磁控溅射工艺参数对薄膜结构和性能的影响53-63
• 5.1 溅射功率对薄膜结构和性能的影响53-57
• 5.2 不同靶材对薄膜结构和性能的影响57-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第6章 总结与展望63-65
• 6.1 总结63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 硕士期间发表论文69-70
• 致谢70

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