微晶硅薄膜太阳能电池

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究,2010年6月,1,引言,微晶硅薄膜是介于非晶硅和单晶硅之间的一种混合相无序半导体材料，是由几十到几百纳米的晶硅颗粒镶嵌在非晶硅薄膜中所组成的，它兼备了非晶硅和单晶硅材料的优点,，,被认为是制作太阳电池的优良材料。,河北工程大学毕业论文演示文稿,2,一、主要介绍微晶硅薄膜太阳电池的应用优势以及其可应用的领域。,二、主要介绍微晶硅薄膜太阳电池的结构特点。,三、将重点介绍微晶硅薄膜太阳电池的制备技术以及其技术优化。,本文内容,微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究,3,1.1 微晶硅薄膜太阳电池的应用优势,具有低成本优势。,具有较高的电导率、高的吸收系数和无明显光致衰减现象。,具有易实现大面积制备、集成化等优点。,在对太阳光谱不同波段的有效光电转换方面与非晶硅薄膜电池,可形成很好的互补。,同其它薄膜太阳电池相比，微晶硅薄膜太阳电池具有以下,应用优势：,河北工程大学毕业论文演示文稿,4,硅基薄膜玻璃衬底太阳电池组件结构完整、美观、弱光发电效果好，除用于大型光伏电站外，还可安装于建筑物任何部位并与建筑融为一体，完美演绎建筑光伏一体化（BIPV）的绿色建筑理念。,1.2 微晶硅薄膜太阳电池可应用的领域,成品薄膜太阳电池,微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究,5,2.1 微晶硅薄膜太阳电池的性质,特性,要求,晶体率（拉曼）,40%-70%,晶粒的方向（XRD）,(220)择优取向,暗电导率（AM1.5，100Mw/cm,2,）,10,-8,-10,-7,-1,cm,-1,光敏性,10,2,-10,3,激活能,0.5eV,氧含量,210,19,cm,-3,缺陷态密度,10,16,cm,-3,器件质量级微晶硅材料的表征,河北工程大学毕业论文演示文稿,6,2.2 微晶硅薄膜太阳电池的结构,增加I层的主要原因是需要利用I层来附加强的内建电场以实现光生载流子的有效收集。,P,层：最主要的作用是与,N,层一起建立内电场，同时还对沉积在它上面的本征层起到了籽晶层的作用。,I,层：是电池的核心部位、光生载流子的产生区。,N,层：这是建立电池内电场的第二个掺杂层。,微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究,7,3.1 微晶硅材料的主要制备技术,三种制备技术的比较,制备技术,优点,缺点,典型转换效率,HPD-RF-PECVD,1.材料缺陷态密度低,2.易实现大面积均性,3.技术成熟,1.反应时腔内会形成大量粉尘,2.耗费大量能量,3.耗费大量气体，如氢气,Rodchek等在1nm/s和0.5nm/s的沉积速率下分别得到了转化效率为6.6%和8.1%的太阳能电池,VHF-PECVD,能够有效地实现优质微晶硅的高速生长,驻波效应、损耗波效应的存在，较难以实现大面积的均匀性，工业化的大面积生产相对困难,Y.Mai等人在1.1nm/s的沉积速率下得到了转换效率为9.9%的太阳能电池,HWCVD,不存在离子轰击问题，有利于生长出优质微晶硅,高温导致缺陷态密度高,Klein等制备出9.4%的单结微晶硅电池，但其沉积速率只有0.1nm/s,河北工程大学毕业论文演示文稿,8,1. P,层的制备：在,P-a-,Si:H,的基础上，通过加大氢稀释，适当调整辉光,功率、反应气压以及衬底温度，可以获得,P-,c-Si:H,薄膜。,2. N,层的制备：它可用,PH3+SiH4,的混合气体辉光放电分解沉积得到。,3. I,层的制备：,I,层可用辉光放电法分解,SiH4,得到。,其中衬底可选用普通玻璃，清洗可采用丙酮和酒精，并且做超声波处理。,3.2 微晶硅薄膜太阳电池的制备（PECVD）,PECVD等离子体增强化学气相沉积技术的原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。,微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究,9,3.3 微晶硅薄膜太阳电池制备技术的完善,高的电导率,低的光吸收即宽的光学带隙,较高的晶化率,少的缺陷态密度,2. N,层：对于,N,层，一般要求是,3. I,层：,I,层是微晶硅薄膜太阳电池的核心部位，要求具有以下特性,1. P,层：,P,层作为,PIN,型微晶硅薄膜电池的窗口层，要求具有以下特性,良好的光吸收性能,良好的输运性能,与,I,层形成较高的势垒,与金属电极形成良好的欧姆接触,河北工程大学毕业论文演示文稿,10,目前，要生产出高效率、低成本可进入市场投入商业化应用的的优质微晶硅薄膜太阳电池，其制备技术还有待进一步完善。,1.,寻找好的制备技术。,2.,优化,P,、,I,、,N,各层制备过程中的沉积参数，以提高微晶硅薄膜太阳电池的应用特性。,3.,优化透明导电膜的结构。,微晶硅薄膜太阳电池制备技术的研究,11,谢谢！,12,