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高绒度掺硼氧化锌透明导电薄膜用作非晶硅太阳电池前电极的研究

王利 张晓丹 杨旭 魏长春 张德坤 王广才 孙建 赵颖

高绒度掺硼氧化锌透明导电薄膜用作非晶硅太阳电池前电极的研究

王利, 张晓丹, 杨旭, 魏长春, 张德坤, 王广才, 孙建, 赵颖
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  • 将自行研制的具有优异陷光能力的掺硼氧化锌用作p-i-n型非晶硅太阳电池的前电极,并且将传统商业用U 型掺氟二氧化锡作为对比电极. 相比表面较为平滑的掺氟二氧化锡,掺硼氧化锌表面大类金字塔的绒面结构会在本征层生长过程中触发阴影效应,形成大量的高缺陷材料区和漏电沟道,进而恶化电池的开路电压和填充因子. 在不修饰掺硼氧化锌表面形貌的情况下,通过调节非晶硅本征层的沉积温度来消弱高绒度表面形貌引起的这种不利影响,对应的电池开路电压和填充因子均出现提升. 在仅有铝背电极的情况下,在本征层厚度为200 nm的情况下,以掺硼氧化锌为前电极的非晶硅太阳电池转换效率达7.34%(开路电压为0.9 V,填充因子为70.1%,短路电流密度11.7 mA/cm2).
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00706,2011CBA00707)、国家自然科学基金(批准号:60976051)、国家高技术研究发展计划(批准号:2013AA050302)、天津市科技支撑项目(批准号:12ZCZDGX03600)、天津市重大科技支撑计划项目(批准号:11TXSYGX22100)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20120031110039)资助的课题.
    [1]

    Zhang X D, Zheng X X, Xu S Z, Lin Q, Wei C C, Sun J, Geng X H, Zhao Y 2011 Chin. Phys. B 20 108801

    [2]

    Wang L, Zhang X D, Yang X, Wei C C, Zhang D K, Wang G C, Sun J, Zhao Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 058801 (in Chinese) [王利, 张晓丹, 杨旭, 魏长春, 张德坤, 王广才, 孙建, 赵颖 2013 物理学报 62 058801]

    [3]

    Ni J, Zheng J J, Cao Y, Wang X B, Li C, Chen X L, Geng X H, Zhao Y 2011 Chin. Phys. B 20 087309

    [4]

    Boccard M, Cuony P, Battaglia C, Despeisse M, Ballif C 2010 Phys. Status Solidi RRL 4 326

    [5]

    Sai H, Jia H, Kondo M 2010 J. Appl. Phys. 108 044505

    [6]

    Selvan J A, Delahoy A E, Guo S, Li Y M 2006 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90 3371

    [7]

    Wanka H N, Schubert M B, Lotter E 1996 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 41 519

    [8]

    Chen X L, Xue J M, Zhang D K, Sun J, Ren H Z, Zhao Y, Geng X H 2007 Acta Phys. Sin. 56 1563 (in Chinese) [陈新亮, 薛俊明, 张德坤, 孙建, 任慧志, 赵颖, 耿新华 2007 物理学报 56 1563]

    [9]

    Faÿ S, Kroll U, Bucher C, Vallat-Sauvain E, Shah A 2005 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 86 385

    [10]

    Dominé D, Buehlmann P, Bailat J, Billket A, Feltrin A, Ballif C 2008 Phys. Status Solidi RRL 2 163

    [11]

    Böhmer E, Siebke F, Wagner H 1997 Fresenius J. Anal. Chem. 358 210

    [12]

    Grunze M, Hirschwald W, Hofmann D 1981 J. Cryst. Growth 52 241

    [13]

    Burstein E 1954 Phys. Rev. 93 632

    [14]

    Li H, Franken R H, Rath J K, Schropp R E I 2009 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93 338

    [15]

    Boccard M, Söderström T, Cuony P, Battaglia C, Hänni, Nicolay S, Ding L, Benkhaira M, Bugnon G, Billet A, Ballif C 2012 IEEE J. Photovoltaics DOI:10.1109/JPHOTOV.2011.2180514

    [16]

    Bailat J, Dominé D, Schlchter R, Steinhauser J, Faÿ S, Freitas F, Bcher C, Feitknecht L, Niquille X, Tscharner T, Shah A, Ballif C 2006 Proceedings of the 4th WCPEC Conference Hawai, USA, May 7–12, 2006 p1533

    [17]

    Faÿ S, Kroll U, Bucher C, Vallat-Sauvain E, Shah A 2005 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 86 385

    [18]

    Platz R, Hof C, Fischer D, Meier J, Shah A 1998 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 53 1

  • [1]

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    Boccard M, Cuony P, Battaglia C, Despeisse M, Ballif C 2010 Phys. Status Solidi RRL 4 326

    [5]

    Sai H, Jia H, Kondo M 2010 J. Appl. Phys. 108 044505

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    Dominé D, Buehlmann P, Bailat J, Billket A, Feltrin A, Ballif C 2008 Phys. Status Solidi RRL 2 163

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    Böhmer E, Siebke F, Wagner H 1997 Fresenius J. Anal. Chem. 358 210

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    Grunze M, Hirschwald W, Hofmann D 1981 J. Cryst. Growth 52 241

    [13]

    Burstein E 1954 Phys. Rev. 93 632

    [14]

    Li H, Franken R H, Rath J K, Schropp R E I 2009 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93 338

    [15]

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    [16]

    Bailat J, Dominé D, Schlchter R, Steinhauser J, Faÿ S, Freitas F, Bcher C, Feitknecht L, Niquille X, Tscharner T, Shah A, Ballif C 2006 Proceedings of the 4th WCPEC Conference Hawai, USA, May 7–12, 2006 p1533

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  • [1] 王利, 张晓丹, 杨旭, 魏长春, 张德坤, 王广才, 孙建, 赵颖. 非晶硅太阳电池BZO/p-a-SiC:H接触特性改善的研究. 物理学报, 2013, 62(5): 058801. doi: 10.7498/aps.62.058801
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    [3] 倪赛力, 常永勤, 龙 毅, 叶荣昌. 氧化锌纳米棒场发射性能研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5409-5412. doi: 10.7498/aps.55.5409
    [4] 肖 竞, 柏 鑫, 张耿民. 整齐排列的氧化锌纳米针阵列的场发射性能. 物理学报, 2008, 57(11): 7057-7062. doi: 10.7498/aps.57.7057
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-24
  • 修回日期:  2013-10-12
  • 刊出日期:  2014-01-05

高绒度掺硼氧化锌透明导电薄膜用作非晶硅太阳电池前电极的研究

  • 1. 南开大学信息科学与技术学院光电子薄膜器件与技术研究所, 天津 300071
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00706,2011CBA00707)、国家自然科学基金(批准号:60976051)、国家高技术研究发展计划(批准号:2013AA050302)、天津市科技支撑项目(批准号:12ZCZDGX03600)、天津市重大科技支撑计划项目(批准号:11TXSYGX22100)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20120031110039)资助的课题.

摘要: 将自行研制的具有优异陷光能力的掺硼氧化锌用作p-i-n型非晶硅太阳电池的前电极,并且将传统商业用U 型掺氟二氧化锡作为对比电极. 相比表面较为平滑的掺氟二氧化锡,掺硼氧化锌表面大类金字塔的绒面结构会在本征层生长过程中触发阴影效应,形成大量的高缺陷材料区和漏电沟道,进而恶化电池的开路电压和填充因子. 在不修饰掺硼氧化锌表面形貌的情况下,通过调节非晶硅本征层的沉积温度来消弱高绒度表面形貌引起的这种不利影响,对应的电池开路电压和填充因子均出现提升. 在仅有铝背电极的情况下,在本征层厚度为200 nm的情况下,以掺硼氧化锌为前电极的非晶硅太阳电池转换效率达7.34%(开路电压为0.9 V,填充因子为70.1%,短路电流密度11.7 mA/cm2).

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参考文献 (18)

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