柔性衬底硅基叠层薄膜太阳电池研究的论文.pdfVIP

柔性衬底硅基叠层薄膜太阳电池研究 刘成 周丽华 杨君坤 徐正军 唐道远 王小顺 周文灿 蒋帅 马宁华 陈 亮 叶晓军 张梦炎 （上海空间电源研究所，上海200245） 摘要：柔性衬底上的硅基薄膜太阳电池具有高重量功率比、可用于弯曲表面、可大规 模卷对卷连续生产等优点，在空间飞行器、便携式电源等领域均有着广泛的应用前景。 为提高电池的转化效率，常采用叠层电池结构，包括非晶硅/微晶硅、非晶硅/非晶硅锗 等组合。本文报道了本课题组近年来的研究成果，包括效率达到12%以上的柔性衬底 非晶硅/微晶硅叠层太阳电池、效率达到11%以上的柔性衬底非晶硅/非晶硅锗叠层太阳 电池；在进行了大面积化研究工作后，非晶硅/微晶硅叠层太阳电池效率达到7%以上， 重量比功率达到约800W/kg，可望得到大规模应用。 关键词：叠层太阳电池 柔性衬底 非晶硅/微晶硅 非晶硅/非晶硅锗 Abstract:Thin film silicon based solar cells on flexible substrates have several advantages such as high specific powers and easily being fabricated by roll to roll methods. In order to increase the efficiency of solar cells, tandem structure are usually used. Amorphous silicon/microcrystalline silicon tandem solar cells on flexible substrates with conversion efficiency of more than 12% and amorphous silicon/amorphous silicon germanium more than 11% are obtained. With the scale-up, conversion efficiency of amorphous silicon/microcrystallinesilicontandemsolarcellshas reachedmorethan7%. Keywords: tandem solar cells; flexible subtrates; amorphous silicon/microcrystalline silicon;amorphous silicon/amorphoussilicongermenium 1 引言 微晶硅（μc-Si:H）太阳电池与非晶硅（a-Si:H）太阳电池相比，具有较少的光 致衰退、较宽的光谱响应范围而成为研究的热点。同时，非晶硅和微晶硅具有不同 带隙，以非晶硅为顶电池，微晶硅为底电池，构成的非晶硅微晶硅叠层太阳电池，/ 可以将电池光谱响应长波限扩展到1.1µm，提高太阳光谱利用率。非晶硅子电池的本 S-W 征层比原来的单结太阳能电池薄，可以抑制 效应所引起的光致衰退，大大提高 电池的稳定性。因此，非晶硅微晶硅叠层太阳电池，尤其是沉积在不锈钢和塑料等/ 作者简介：刘成，男，1980年出生，博士后，高级工程师，主要从事半导体微结构材料、太阳电池和光电子器 件研究。 柔性衬底上，能够大面积连续化卷对卷（rolltoroll）生长的太阳电池，是目前国内 [1-3] 外研究的热点方向 。 另外，在非晶硅材料中掺杂一定量的锗元素也可以起到调节材料带隙的作用。 这极大地丰富了构造多结叠层太阳电池的材料选择，由非晶硅、非晶硅锗（a-SiGe:H） [4-5] 组成的多结叠层太阳电池则是近年来的另一个热点研究方向 。 为了获得高效率的叠层太阳电池，首先要制备出性能优异的各子电池，其次要 [6] + + 实现良好的电流匹配和子电池连接 。叠层电池中的p /n 隧穿结是影响电池性能的 一个关键因素，隧穿结应具有高