p层带隙对微晶硅太阳能电池性能的影响(刘石勇).ppt

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1、p层带隙对微晶硅太阳能电池性能的影响,刘石勇,曾湘波,彭文博, 姚文杰,谢小兵,王超,王占国 中国科学院半导体研究所,研究背景,01,实验方案,02,结果与讨论,03,结论,04,提纲：,研究背景,1,2,3,相对于常用作p层材料的非晶硅碳（a-SiC:H），nc-Si:H具有低的光吸收系数以及高导电性1。,A.M. Al2报道了不同氢稀释比（RH）下制备的nc-Si:H膜具有不同的晶粒大小。 Chen等人3研究发现nc-Si:H膜中晶相比随温度增加而增加。晶相比增加将促进大晶粒的形成。,我们实验室4在高RH、高功率密度、高反应气压和低衬底温度下制备出宽带隙的nc-Si:H薄膜 。,p-nc-

2、Si:H高电导(10-1101 S/cm)，低光吸收，避免C导致缺陷态,相对于p-a-SiC:H， p-nc-Si:H作窗口层的优点：,Optical absorption of a p-c-Si : H layer (solid line) compared to a wide band gap p-a-SiC:H layer (dashed line)【 Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 53 (1998) 45】.,Dark conductivity, activation energy and preexponential factor as a funct

3、ion of dopant concentration for a-SiC:H films deposited with different CH4 flow rates, boron and phosphorus implanted.【 Thin Solid Films.265(1995)113 】.,高电导,低光吸收,nc-Si:H 薄膜的光学带隙变化趋势,nc-Si:H薄膜中晶粒尺寸随氢稀释比增加而降低 Thin Solid Films, 437 (2003) 68-73 Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 92 (2008) 1217-1223,改变氢稀释比来

4、改变带隙,根据量子限制效应，光学带隙随晶粒尺寸增大而减小,三炉电池p层沉积的氢稀释比（RH）和衬底温度,实验：,RH=100, T= 70下制备p层膜的高分辨透射电镜（HRTEM）图像。右上角插图为相应的电子衍射图像。,P层单层膜微结构,RH=100, T= 70下制备p层膜的拉曼谱,三个nc-Si:H 薄膜的电学与光学特性,P层单层膜光电特性,p层不同的三个电池的性能参数,p层不同的三个电池的性能参数,三个电池的C-2-V关系曲线,电池的C-V特性：,三个电池对应的量子效率（QE）曲线,电池的量子效率特性：,微晶硅电池能带示意图,电池的内建电势,微晶硅电池能带图,p层为RH=100, T= 150 下沉积的微晶硅电池的IV特性,加ZnO/Ag背反电极的微晶硅电池效率,结论：,1,2,3,氢稀释比越高，沉积温度越低，p层nc-Si:H光学带隙越大。,宽的P层带隙提高电池的内建电势，有利于改进Voc；但p层带隙过大将增大i/p界面处的能带失配，导致较大的缺陷态密度，这将影响内建场的分布，从而降低Jsc，同时高缺陷态也将限制Voc。因而适中的p层带隙将兼顾Voc、Jsc，有利于提高电池的性能。,我们在RH=100, T= 150 条件下制备的薄膜具有良好的导电性、适中的光学带隙。将之作为nip微晶硅电池中的p层材料，制备的电池具有较好的性能。,谢谢！,