【摘 要】
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a-Si材料因其结构的无序性因而具有较高的光吸收,而μc-Si材料的带隙较低可将光谱响应较拓宽到1100 nm左右。a-Si/μc-Si叠层太阳能电池综合利用了上述二者的优势,既增加了光吸
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a-Si材料因其结构的无序性因而具有较高的光吸收,而μc-Si材料的带隙较低可将光谱响应较拓宽到1100 nm左右。a-Si/μc-Si叠层太阳能电池综合利用了上述二者的优势,既增加了光吸收又降低了由a-Si引起的光致衰退作用,已成为光伏领域的一个研究热点。但是叠层电池的电流通常受到a-Si顶电池电流的限制,为了提高叠层电池的电流匹配同时又不降低电池稳定性,可在顶、底电池之间引入中间层,利用折射率梯度对太阳光谱进行选择性反射透过,以提高顶电池的光吸收。因而,如何制备能够满足叠层电池需要的高性能中间层已成为该领域的研究重点。 本论文通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)系统,以性能可调、工艺兼容的SiOx薄膜为主要研究对象,系统研究了SiOx薄膜的光电性能以及将其作为中间层时对叠层电池的影响作用,并将之拓展应用于电池的n层及窗口层。主要工作内容如下: 1.在系统研究了沉积参数(如气体流量比、射频功率、压强等)对n型μc-SiOx薄膜光电性能影响的基础上,制备出了折射率约2.2,晶化率约29%,光学带隙约2.38 eV的n型μc-SiOx薄膜。结果表明,CO2流量和射频功率对薄膜的折射率影响较大,而氢气稀释比和压强则可有效改善薄膜的晶化率。 2.利用工艺优化后的n型μc-SiOx薄膜作为a-Si/μc-Si叠层电池中间层,在面积为0.79 m2的玻璃衬底上制备出了全面积初始转换效率为12.8%的光伏组件,经过1000 h光照后,稳定转换效率为11.1%,达到国内领先水平。研究结果表明,加入中间层后,短波段光的反射显著增强,顶电池的短路电流密度明显提高,且在一定范围内随中间层厚度的增加而增加,使叠层电池的电流匹配明显提高。此外,将优化后的μc-SiOx薄膜分别作为非晶硅顶电池的n层及微晶硅底电池的n层,电池的填充因子和短波响应均得到较大提高。 3.基于n型掺杂的研究基础,探索p型a-SiOx薄膜作为窗口层时,其沉积参数(压强、氢气稀释比及TMB掺杂浓度等)对非晶硅电池性能的影响。研究结果表明,电池性能随压力、氢气稀释比或掺杂浓度的增加均呈现先增后减的趋势。相对于广泛应用的SiC窗口层,采用SiO窗口层可在一定程度上提高非晶硅电池稳定性。
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