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微晶硅锗太阳电池本征层纵向结构的优化

曹宇 张建军 李天微 黄振华 马峻 倪牮 耿新华 赵颖

微晶硅锗太阳电池本征层纵向结构的优化

曹宇, 张建军, 李天微, 黄振华, 马峻, 倪牮, 耿新华, 赵颖
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  • 采用射频等离子体增强化学气相沉积技术, 研究了辉光功率对微晶硅锗材料结构特性和光电特性的影响, 提出使用功率梯度的方法制备微晶硅锗薄膜太阳电池本征层. 优化后的微晶硅锗本征层不仅保持了晶化率纵向分布的均匀性, 而且形成了沿生长方向由宽到窄的渐变带隙分布, 使电池的填充因子和短路电流密度都得到了提高. 采用此方法制备的非晶硅/微晶硅锗双结叠层电池转换效率达到了9.54%.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2011CBA00705, 2011CBA00706, 2011CBA00707)、天津市应用基础及前沿技术研究计划 (批准号: 12JCQNJC01000)和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.
    [1]

    Yan B, Yue G, Sivec L, Yang J, Guha S, Jiang C S 2011 Appl. Phys. Lett. 99 113512

    [2]

    Zhang X D, Zheng X X, Wang G H, Xu S Z, Yue Q, Lin Q, Wei C C, Sun J, Zhang D K, Xiong S Z, Geng X H, Zhao Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 8231 (in Chinese) [张晓丹, 郑新霞, 王光红, 许盛之, 岳强, 林泉, 魏长春, 孙建, 张德坤, 熊绍珍, 耿新华, 赵颖 2010 物理学报 59 8231]

    [3]

    Zheng X X, Zhang X D, Yang S S, Wang G H, Xu S Z, Wei C C, Sun J, Geng X H, Xiong S Z, Zhao Y 2011 Acta Phys. Sin 60 068801 (in Chinese) [郑新霞, 张晓丹, 杨素素, 王光红, 许盛之, 魏长春, 孙建, 耿新华, 熊绍珍, 赵颖 2011 物理学报 60 068801]

    [4]

    Saito K, Sano M, Okabe S, Sugiyama S, Ogawa K 2005 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 86 565

    [5]

    Hou G F, Xue J M, Yuan Y J, Zhang X D, Sun J, Chen X L, Geng X H, Zhao Y 2012 Acta Phys. Sin 61 058403 (in Chinese) [侯国付, 薛俊明, 袁育杰, 张晓丹, 孙建, 陈新亮, 耿新华, 赵颖 2011 物理学报 61 058403]

    [6]

    Li G J, Hou G F, Han X Y, Yuan Y J, Wei C C, Sun J, Zhao Y, Geng X H 2009 Chin. Phys. B 18 1674

    [7]

    Deng X, Cao X, Ishikawa Y, Du W, Yang X, Das C, Vijh A 2006 Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion Hawaii, U.S.A, May, 2006 p1461

    [8]

    Matsui T, Jia H, Fujiwara H, Kondo M 2008 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference Valencia, Spain, September, 2008 p2113

    [9]

    Ganguly G, Ikeda T, Nishimiya T, Saitoh K, Kondo M, Matsuda A 1996 Appl. Phys. Lett. 69 4224

    [10]

    Zhang L P, Zhang J J, Zhang X, Shang Z R, Hu Z X, Zhang Y P, Geng X H, Zhao Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 7338 (in Chinese) [张丽平, 张建军, 张鑫, 尚泽仁, 胡增鑫, 张亚萍, 耿新华, 赵颖 2008 物理学报 57 7338]

    [11]

    Zhang L P, Zhang J J, Shang Z R, Hu Z X, Geng X H, Zhao Y 2008 Chin. Phys. B 17 3448

    [12]

    Rath J K, Tichelaar F D, Schropp R E I 2002 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 74 553

    [13]

    Isomura M, Nakahata K, Shima M Taira S, Wakisaka K, Tanaka M, Kiyama S 2002 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 74 519

    [14]

    Matsui T, Chang C W, Takada T, Isomura M, Fujiwara H, Kondo M 2009 Sol. Energy Mater Sol. Cells 93 1100

    [15]

    Matsui T, Chang C W, Takada T, Isomura M, Fujiwara H, Kondo M 2008 Appl. Phys. Express 1 031501

    [16]

    Matsui T, Jia H, Kondo M, Mizuno K, Tsuruga S, Sakai S, Takeuchi Y 2010 2010 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), Hawaii, U.S.A, June, 2010 p000311

    [17]

    Cao Y, Zhang J J, Ni J, Wang X B, Huang Z H, Sun J, Geng X H, Zhao Y 2010 the 11th China Solar PV Conference and Exhibition Nanjing, China, November, 2010 p600 (in Chinese) [曹宇, 张建军, 倪牮, 王先宝, 黄振华, 孙建, 耿新华, 赵颖 2010 第十一届中国太阳能光伏会议暨展会 南京 2010 第600页]

    [18]

    Amanatides E, Stamou S, Mataras D 2001 J. Appl. Phys. 90 5786

    [19]

    Luo Y 2005 Comprehensive Handbook of Chemical Bond Energies (Beijing: Science Press) p300 (in Chinese) [罗渝然 2005 化学键能数据手册 (北京: 科学出版社) 第300页]

    [20]

    Han X Y, Hou G F, Zhang X D, Wei C C, Li G J, Zhang J J, Chen X L, Zhang D K, Sun J, Zhao Y, Geng X H 2010 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94 254

    [21]

    Yan B, Yue G, Yang J, Guha S, Williamson D L, Han D, Jiang C S 2004 Appl. Phys. Lett. 85 1955

    [22]

    Lundszien D, Finger F, Wagner H 2002 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 74 365

    [23]

    Guha S, Yang J, Pawlikiewicz A, Glatfelter T, Ross R, Ovshinsky S R 1989 Appl. Phys. Lett. 54 2330

    [24]

    Jiang Z X, Kim K, Lerma J, Corbett A, Sieloff D, Kottke M, Gregory R, Schauer S 2006 Appl. Surf. Sci. 252 7262

  • [1]

    Yan B, Yue G, Sivec L, Yang J, Guha S, Jiang C S 2011 Appl. Phys. Lett. 99 113512

    [2]

    Zhang X D, Zheng X X, Wang G H, Xu S Z, Yue Q, Lin Q, Wei C C, Sun J, Zhang D K, Xiong S Z, Geng X H, Zhao Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 8231 (in Chinese) [张晓丹, 郑新霞, 王光红, 许盛之, 岳强, 林泉, 魏长春, 孙建, 张德坤, 熊绍珍, 耿新华, 赵颖 2010 物理学报 59 8231]

    [3]

    Zheng X X, Zhang X D, Yang S S, Wang G H, Xu S Z, Wei C C, Sun J, Geng X H, Xiong S Z, Zhao Y 2011 Acta Phys. Sin 60 068801 (in Chinese) [郑新霞, 张晓丹, 杨素素, 王光红, 许盛之, 魏长春, 孙建, 耿新华, 熊绍珍, 赵颖 2011 物理学报 60 068801]

    [4]

    Saito K, Sano M, Okabe S, Sugiyama S, Ogawa K 2005 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 86 565

    [5]

    Hou G F, Xue J M, Yuan Y J, Zhang X D, Sun J, Chen X L, Geng X H, Zhao Y 2012 Acta Phys. Sin 61 058403 (in Chinese) [侯国付, 薛俊明, 袁育杰, 张晓丹, 孙建, 陈新亮, 耿新华, 赵颖 2011 物理学报 61 058403]

    [6]

    Li G J, Hou G F, Han X Y, Yuan Y J, Wei C C, Sun J, Zhao Y, Geng X H 2009 Chin. Phys. B 18 1674

    [7]

    Deng X, Cao X, Ishikawa Y, Du W, Yang X, Das C, Vijh A 2006 Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion Hawaii, U.S.A, May, 2006 p1461

    [8]

    Matsui T, Jia H, Fujiwara H, Kondo M 2008 23rd European Photovoltaic Solar Energy Conference Valencia, Spain, September, 2008 p2113

    [9]

    Ganguly G, Ikeda T, Nishimiya T, Saitoh K, Kondo M, Matsuda A 1996 Appl. Phys. Lett. 69 4224

    [10]

    Zhang L P, Zhang J J, Zhang X, Shang Z R, Hu Z X, Zhang Y P, Geng X H, Zhao Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 7338 (in Chinese) [张丽平, 张建军, 张鑫, 尚泽仁, 胡增鑫, 张亚萍, 耿新华, 赵颖 2008 物理学报 57 7338]

    [11]

    Zhang L P, Zhang J J, Shang Z R, Hu Z X, Geng X H, Zhao Y 2008 Chin. Phys. B 17 3448

    [12]

    Rath J K, Tichelaar F D, Schropp R E I 2002 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 74 553

    [13]

    Isomura M, Nakahata K, Shima M Taira S, Wakisaka K, Tanaka M, Kiyama S 2002 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 74 519

    [14]

    Matsui T, Chang C W, Takada T, Isomura M, Fujiwara H, Kondo M 2009 Sol. Energy Mater Sol. Cells 93 1100

    [15]

    Matsui T, Chang C W, Takada T, Isomura M, Fujiwara H, Kondo M 2008 Appl. Phys. Express 1 031501

    [16]

    Matsui T, Jia H, Kondo M, Mizuno K, Tsuruga S, Sakai S, Takeuchi Y 2010 2010 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), Hawaii, U.S.A, June, 2010 p000311

    [17]

    Cao Y, Zhang J J, Ni J, Wang X B, Huang Z H, Sun J, Geng X H, Zhao Y 2010 the 11th China Solar PV Conference and Exhibition Nanjing, China, November, 2010 p600 (in Chinese) [曹宇, 张建军, 倪牮, 王先宝, 黄振华, 孙建, 耿新华, 赵颖 2010 第十一届中国太阳能光伏会议暨展会 南京 2010 第600页]

    [18]

    Amanatides E, Stamou S, Mataras D 2001 J. Appl. Phys. 90 5786

    [19]

    Luo Y 2005 Comprehensive Handbook of Chemical Bond Energies (Beijing: Science Press) p300 (in Chinese) [罗渝然 2005 化学键能数据手册 (北京: 科学出版社) 第300页]

    [20]

    Han X Y, Hou G F, Zhang X D, Wei C C, Li G J, Zhang J J, Chen X L, Zhang D K, Sun J, Zhao Y, Geng X H 2010 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94 254

    [21]

    Yan B, Yue G, Yang J, Guha S, Williamson D L, Han D, Jiang C S 2004 Appl. Phys. Lett. 85 1955

    [22]

    Lundszien D, Finger F, Wagner H 2002 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 74 365

    [23]

    Guha S, Yang J, Pawlikiewicz A, Glatfelter T, Ross R, Ovshinsky S R 1989 Appl. Phys. Lett. 54 2330

    [24]

    Jiang Z X, Kim K, Lerma J, Corbett A, Sieloff D, Kottke M, Gregory R, Schauer S 2006 Appl. Surf. Sci. 252 7262

  • [1] Amanatides Elefterious, Mataras Dimitris, 张晓丹, 张发荣, 赵 颖. 硅薄膜沉积中等离子体辉光功率和阻抗的测试分析. 物理学报, 2007, 56(9): 5309-5313. doi: 10.7498/aps.56.5309
    [2] 丁东, 杨仕娥, 陈永生, 郜小勇, 谷锦华, 卢景霄. Al纳米颗粒增强微晶硅薄膜太阳电池光吸收的模拟研究. 物理学报, 2015, 64(24): 248801. doi: 10.7498/aps.64.248801
    [3] 王林申, 赵敬芳, 隋妍萍, 张德贤, 蔡宏琨, 陶科. 柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池界面处理的研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7921-7925. doi: 10.7498/aps.58.7921
    [4] 方昕, 沈文忠. 多晶硅中的氧碳行为及其对太阳电池转换效率的影响. 物理学报, 2011, 60(8): 088801. doi: 10.7498/aps.60.088801
    [5] 郑雪, 余学功, 杨德仁. -Si:H/SiNx叠层薄膜对晶体硅太阳电池的钝化. 物理学报, 2013, 62(19): 198801. doi: 10.7498/aps.62.198801
    [6] 耿超, 郑义, 张永哲, 严辉. 硅薄膜太阳电池表面纳米线阵列光学设计. 物理学报, 2016, 65(7): 070201. doi: 10.7498/aps.65.070201
    [7] 肖友鹏, 王涛, 魏秀琴, 周浪. 硅异质结太阳电池的物理机制和优化设计. 物理学报, 2017, 66(10): 108801. doi: 10.7498/aps.66.108801
    [8] 励旭东, 周春兰, 王文静, 赵雷, 李海玲, 刁宏伟, 曹晓宁. 氧化随机织构硅表面对单晶硅太阳电池性能的影响研究. 物理学报, 2011, 60(3): 038201. doi: 10.7498/aps.60.038201
    [9] 贾晓洁, 艾斌, 许欣翔, 杨江海, 邓幼俊, 沈辉. 选择性发射极晶体硅太阳电池的二维器件模拟及性能优化. 物理学报, 2014, 63(6): 068801. doi: 10.7498/aps.63.068801
    [10] 夏朝凤, 许 玲, 廖显伯, 刁宏伟, 曾湘波, 郝会颖, 孔光临, 胡志华. 非晶硅太阳电池光照J-V特性的AMPS模拟. 物理学报, 2005, 54(5): 2302-2306. doi: 10.7498/aps.54.2302
    [11] 廖显伯, 曾湘波, 徐艳月, 张世斌, 刁宏伟, 孔光临, 胡志华. 纳米硅(nc-Si:H )/晶体硅(c-Si)异质结太阳电池的数值模拟分析. 物理学报, 2003, 52(1): 217-224. doi: 10.7498/aps.52.217
    [12] 张发荣, 张晓丹, 赵 颖, 赵 静, Amanatides E., Mataras D.. 微晶硅薄膜沉积过程中的等离子体光学与电学特性研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3022-3026. doi: 10.7498/aps.57.3022
    [13] 贾明, 田忠良, 赖延清, 李劼, 伊继光, 闫剑锋, 刘业翔. 电解精炼制备太阳级硅杂质行为研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1938-1945. doi: 10.7498/aps.59.1938
    [14] 曾湘安, 艾斌, 邓幼俊, 沈辉. 硅片及其太阳电池的光衰规律研究. 物理学报, 2014, 63(2): 028803. doi: 10.7498/aps.63.028803
    [15] 姚鑫, 丁艳丽, 张晓丹, 赵颖. 钙钛矿太阳电池综述. 物理学报, 2015, 64(3): 038805. doi: 10.7498/aps.64.038805
    [16] 王坚强, 刘邦武, 夏洋, 徐征. 高效黑硅电池组件反光板角度的模拟研究. 物理学报, 2014, 63(1): 018802. doi: 10.7498/aps.63.018802
    [17] 徐炜炜, 戴松元, 方霞琴, 胡林华, 孔凡太, 潘 旭, 王孔嘉. 电沉积处理与染料敏化纳米薄膜太阳电池的优化. 物理学报, 2005, 54(12): 5943-5948. doi: 10.7498/aps.54.5943
    [18] 戴松元, 孔凡太, 胡林华, 史成武, 方霞琴, 潘 旭, 王孔嘉. 染料敏化纳米薄膜太阳电池实验研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1919-1926. doi: 10.7498/aps.54.1919
    [19] 曾隆月, 戴松元, 王孔嘉, 孔凡太, 胡林华, 潘 旭, 史成武. 染料敏化纳米ZnO薄膜太阳电池机理初探. 物理学报, 2005, 54(1): 53-57. doi: 10.7498/aps.54.53
    [20] 翁 坚, 肖尚锋, 陈双宏, 戴松元. 大面积染料敏化太阳电池的实验研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3602-3606. doi: 10.7498/aps.56.3602
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-02
  • 修回日期:  2012-09-04
  • 刊出日期:  2013-02-05

微晶硅锗太阳电池本征层纵向结构的优化

  • 1. 南开大学光电子薄膜器件与技术研究所, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室, 天津 300071
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2011CBA00705, 2011CBA00706, 2011CBA00707)、天津市应用基础及前沿技术研究计划 (批准号: 12JCQNJC01000)和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.

摘要: 采用射频等离子体增强化学气相沉积技术, 研究了辉光功率对微晶硅锗材料结构特性和光电特性的影响, 提出使用功率梯度的方法制备微晶硅锗薄膜太阳电池本征层. 优化后的微晶硅锗本征层不仅保持了晶化率纵向分布的均匀性, 而且形成了沿生长方向由宽到窄的渐变带隙分布, 使电池的填充因子和短路电流密度都得到了提高. 采用此方法制备的非晶硅/微晶硅锗双结叠层电池转换效率达到了9.54%.

English Abstract

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