大面积非晶硅叠层电池氢稀释顶电池研究.pdfVIP

薄膜硅太阳电池及材料 -183- 大面积非晶硅叠层电池氢稀释顶电池研究 任慧志 孙 建 薛俊明 侯国付 张德冲 赵 颖 耿新华 I南开大学光电子薄膜器件与技术研究所 2光电子薄膜器件与技术研究所天津市重点实验室 ，光电信息技术科学教育部重点实验室 南开大学 天津 300071 【摘 要】 本文利用射频等离子增强化学气相沉积 (RF-PECVD)技术，对非晶硅叠层太 阳电池顶电池的本征层 (i层)的氢稀释度进行了优化研究。通过调节反应气体 硅烷浓度 (SC)，在非晶1微晶过渡区附近 (硅烷浓度6%，温度1700C的条件下) 得到短波响应增强、扩展了光谱的叠层电池顶电池。通过优化氢稀释顶电池工 艺，得到初始效率达到9.2%的400cm2非晶硅叠层太阳电池。 ‘【关键词】 氢稀释 非晶1微晶过渡区 叠层太阳电池 顶电池 ResearchonTopCellbyHydrogenDilutionforLargeAreaAmorphous SiliconTandemSolarCellModule RenHuizhiSunJian XueJunming HouGuofu ZhangDekun ZhaoYin GengXinhua InstituteofPhoto-electronicsThinFilmDevicesandTechniqueofNankaiUniversity;KeyLaboratoryofPhoto-electronics ThinFilmDevicesandTechniqueofTianjin;KeyLaboratoryofOpt-oelectronicInformationScienceandTechnology (NankaiUniversity,TianjinUniversiyt)，.MinistryofEducation,Tianjin300071,China 0 ‘引 言 要提高硅基薄膜太阳电池的普及率，我们必须降低硅基薄膜太阳电池的生产成本、提高 其稳定效率。众所周知氢化非晶硅 (a-Si:H)有严重的光致衰退问题[[1]，必须对材料和器件 的稳定性问题进行研究。现在，通过用PECVD的方法在硅烷高氢稀释下沉积a-Si:H，不但 是技术方面的重点而且也已经成为科学研究的重点0研究表明氢稀释非晶硅技术能够很大的 降低非晶硅材料和电池的光至衰退，并且能够扩大材料的带隙、改善材料的短波响应、提高 了非晶硅大阳电池的蓝光响应。如今已经确定在非晶/微晶过渡区附近沉积获得的薄膜可以提 高a-Si:H薄膜以及太阳能电池的稳定性。尽管一些实验因素和薄膜沉积所需空间狭窄，关 于这种薄膜结构和电特性的新信息也开始不断涌现出来了。 本文利用RF-PECVD技术的氢稀释方法获得了稳定的非晶硅材料和电池。非晶硅太阳 电池顶电池i层采用硅烷稀释度6%、低温170℃的条件沉积，从而获得短波响应增强、扩展 了光谱的非晶硅叠层电池的顶电池。 ·184。 中国太阳能光伏进展 1实 验 本实验所做的非晶硅材料和电池是在七室连续沉积RF-PECVD的设备中制备。我们在 非晶/微晶过渡区附近通过优化工艺来制作，Si:H材料。a-Si:H材料是用PECVD方法直接 沉积在7059玻璃上的，使用的反应气体是硅烷 (SiH4)和氢气的混合气体，硅烷稀释度分别 为20%,6%，反应室的压力是90Pa。本实验系列氢稀释非晶硅太阳电池顶电池的结构均为: TCO/PIN/Al,叠层电池的结构:TCO/PIIIN1/P2I2N2/Al.氢稀释非晶硅电池顶电池本征i 材料的衬底温度为1700C，硅烷稀释度6%，采用小功率辉光。材料光照衰退的老化实验是采 用金属卤钨灯作为光照射光源，其·‘光照条件为光强100mw/cm2，电池的老化温度保持在 500C，光照射时间1100h, 2 结果与讨论 2.1 不同氢稀释率的材料拉曼表征 不同氢稀释率的a-Si:H材料的拉曼相移曲线。从图中可以看出，当反应混合气体中，硅 烷稀释度分别为20%,8%,7%,6%时，相应的拉曼散射峰的位置为477.79cm-,