P型μc-SiC:H窗口层太阳能电池特性研究

【摘要】：窗口层薄膜的光学带隙是影响非晶硅太阳能电池效率提高的关键因素。窗口层薄膜质量的好坏将直接影响太阳能电池的开路电压和短路电流大小。本文采用PECVD沉积法,首先研究同种工艺条件下不同导电玻璃上P型μc-SiC:H薄膜的光学特性。再进一步研究功率、气体温度、气体流量比对薄膜光学和电学特性影响。 本论文研究的主要工作: 1.从三种主流的导电玻璃中选取适合作为P型μc-SiC:H薄膜的基板。在同种工艺条件下,对三种导电玻璃上的P型μc-SiC:H薄膜的光学带隙和透过率进行对比。实验发现FTO导电玻璃无论在光学带隙还是透过率方面都适合作为薄膜太阳能电池的窗口层基板。 2.在选取好导电玻璃后,进一步研究了射频功率、气体温度、气体流量比对FTO导电玻璃上的P型μc-SiC:H特性的影响。发现在射频功率为40 W,气体温度为160℃,SiH4和CH4气体流量比为1:2时沉积的P型μc-SiC:H窗口层具有较高的透过率和光学带隙。 3.进一步沉积了I层、N层和背电极,研究了射频功率和衬底温度对I层薄膜电阻率的影响。发现射频功率在25 W时沉积的非晶硅薄膜电阻率最高,达到9.7×106Ω.cm。研究了I层厚度对太阳能电池效率的影响。结果表明在厚度为400 nm时太阳能电池有较高效率。 4.CH_4和SiH_4的气体流量比最终会影响到P层薄膜中碳含量的不同,薄膜中碳硅键的增加将会影响材料的禁带宽度。进一步影响太阳能电池的开路电压在CH_4:SiH_4为3:1开路电压达到0.73 V。 5.同种工艺条件下对三种导电玻璃上的P型μc-SiC:H太阳能电池的I-V特性分析表明FTO基板上的太阳能电池I-V曲线具有较高的填充因子。 【关键词】：μc-SiC:H 光学带隙 窗口层
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 太阳能电池发展状况9-13
• 1.1.1 太阳电池工作原理9
• 1.1.2 几种典型太阳能电池及结构9-11
• 1.1.3 当前国内、外太阳能电池发展现况及趋势11-13
• 1.2 太阳能电池窗口层研究意义13-17
• 1.2.1 窗口材料及其研究意义13-14
• 1.2.2 P 型窗口层太阳电池发展状况14-17
• 1.2.3 不同透明导电基板概述17
• 1.3 课题研究的意义和主要内容17-19
• 第二章 实验材料、设备、工艺简介19-24
• 2.1 实验材料19
• 2.1.1 实验气体源19
• 2.1.2 实验衬底材料19
• 2.2 PECVD（等离子增强化学气相沉积）19-24
• 2.2.1 PECVD 沉膜工作原理19-22
• 2.2.2 PECVD 沉膜流程22-24
• 第三章 样品的制备与测试24-41
• 3.1 基片材料和实验气源的准备24-25
• 3.2 太阳能电池的制备25-33
• 3.2.1 窗口层μc-SiC:H 膜的沉积25-26
• 3.2.2 太阳能电池I/N 层的制备26-27
• 3.2.3 太阳能电池背电极的蒸镀27-29
• 3.2.4 太阳能电池的光刻29-31
• 3.2.5 太阳能电池样品的刻蚀31-33
• 3.3 样品的测试33-41
• 3.3.1 薄膜厚度测量33-34
• 3.3.2 薄膜透过率和光学带隙测量34-36
• 3.3.3 太阳电池性能测试36-41
• 第四章 P 型μc-SiC:H 窗口层材料的研究41-60
• 4.1 不同基板对窗口层材料特性影响41-47
• 4.1.1 不同基板对窗口层光学特性影响41-43
• 4.1.2 同种工艺条件下，不同基板上P 型μc-SiC:H 光学带隙43-44
• 4.1.3 不同基板对薄膜晶化影响44-46
• 4.1.4 P 型 μc-SiC:H 窗口层厚度的测量46-47
• 4.2 FTO 导电玻璃上P 型μc-SiC:H 窗口层材料的研究47-52
• 4.2.1 气体温度对FTO 衬底上p 型μc-SiC:H 膜透过率的影响48
• 4.2.2 射频功率对FTO 衬底上P 型μc-SiC:H 薄膜透过率的影响48-49
• 4.2.3 不同气体流量比对FTO 基板上p 型μc-SiC:H 薄膜透光率影响49-50
• 4.2.4 FTO 基板上功率和气体流量比对P 型μc-SiC:H 光学带隙影响50-52
• 4.3 太阳能电池I 特性的研究52-56
• 4.4 太阳能电池性能的测试56-60
• 4.4.1 不同基板材料电池I-V 特性56-57
• 4.4.2 P 层厚度对太阳能电池短路电流密度的影响57
• 4.4.3 P 层厚度对太阳能电池开路电压的影响57-58
• 4.4.4 CH_4:SiH_4比对太阳能电池开路电压影响58-60
• 第五章 结论60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 工作期间成果66-67

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