微晶硅薄膜太阳电池中孵化层研究 study of incubation layers in microcrystalline silicon solar cells.pdfVIP

第27卷第6期 半导体学报 V01．27No．6 2006年6月 CHINESEJOURNALoFSEMICONDUCTORS June，2006 ‘ 微晶硅薄膜太阳电池中孵化层研究* 张晓丹+ 赵 颖 高艳涛 朱 锋 魏长春 孙 建 耿新华 熊绍珍 (南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室， 光电信息技术科学教育部重点实验室(南开大学，天津大学)，天津300071) 摘要：对甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备的微晶硅薄膜太阳电池进行了研究．喇曼测试结果显示：微 晶硅薄膜太阳电池在p／i界面存在着一定的非晶孵化层．孵化层的厚度随硅烷浓度的增加或辉光功率的降低而增 大．可以通过适当的硅烷浓度或适当的辉光功率来降低孵化层的厚度． 关键词：微晶硅薄膜太阳电池；孵化层；喇曼光谱 PACC：8115H 中图分类号：TN304．1 文献标识码：A 文章编号：0253-4177(2006)06-1030一04 制备而成．本底真空度都在10‘4Pa量级．电池用前 1 引言 薄膜太阳电池的研究已经成为下一代光伏研究 的关键[1’2]．硅薄膜太阳电池的研究是热点，因为自 频率为60MHz． 然界中硅薄膜原材料相对丰富，而且硅薄膜太阳电 池的制备技术也简单，便于大面积连续、自动化生 产，有助于将来的产业化发展．在硅薄膜太阳电池的 度都在1．0“m左右．测试电池晶化率采用的设备是 MKIRenishaw 研究中，微晶硅薄膜太阳电池的研究已经成为焦点， 2000型，所用激光器是波长为 因为微晶硅薄膜太阳电池的稳定性好，同非晶硅薄 膜太阳电池组成叠层电池将充分地利用太阳光谱， 提高电池的光电转换效率[3~5]． 3结果与讨论 目前，非晶硅薄膜太阳电池技术已经比较成熟， 而对于微晶硅薄膜太阳电池，虽然国际上单结微晶 图1为4％硅烷浓度制备电池的喇曼谱．分别从 硅太阳电池的效率已接近10％[6]，国内在这方面的电池的n层和p层两个方向，采用相同波长的激光器 研究也逐步深入[7~9]，但有很多问题还没有深入认进行测试．从图中可看出：电池从p和从n测试所得 识． 到的晶化程度几乎没有区别，按照高斯三峰拟合计算 0|，即 已知微晶硅材料存在着结构纵向不均匀[1 微晶i层在生长的初始阶段存在着非晶孵化层，随 硅烷浓度条件下制备材料的晶化率较高口21，再加上 厚度增加，薄膜晶化率逐渐增加．这一孵化层的存在 将影响器件的性能，例如，p／i界面特性．本文将针 晶孵化层厚度很薄，以至于它的存在对从电池p方向 对不同沉积条件制备电池中孵化层的影响大小，以 和从n方向测试得到的晶化率几乎没有影响． 及如何解决的方法进行研究．主要以不同硅烷浓度 将有源i层的硅烷浓度提高到5％，以同样的p 和辉光功率制备的微晶硅太阳电池为主． 和n层制备微晶硅电池，喇曼测试的结果如图2所 示．结果表明：晶化率明显低于硅烷浓度为4％的电 2 实验 池．而且从电池n方向测试的结果和从p方向测试 的结果有很大的差别，从n方向所测晶化率远高于 实验中所有样品都是在连续的PECVD系统中从p方向的结果．这说明此工艺条件下‘，电池p／i晃 资助项目 干通信作者．Email：xdzhang@nankai．edu．cn 2005．10．08收到，2005—