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微晶硅锗薄膜作为近红外光吸收层在硅基薄膜太阳电池中的应用

曹宇 薛磊 周静 王义军 倪牮 张建军

微晶硅锗薄膜作为近红外光吸收层在硅基薄膜太阳电池中的应用

曹宇, 薛磊, 周静, 王义军, 倪牮, 张建军
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  • 采用射频等离子体增强化学气相沉积技术, 制备了具有一定晶化率不同Ge 含量的氢化微晶硅锗 (c-Si1-xGex:H)薄膜. 通过X射线荧光谱、拉曼光谱、X 射线衍射 谱、傅里叶红外谱、吸收系数谱和电导率的测试, 表征了c-Si1-xGex:H的材料微结构随Ge含量的演变. 研究表明: 提高Ge含量可以增强c-Si1-xGex:H薄膜的吸收系数. 将其应用到硅基薄膜太阳电池的本征层中可以有效提高电池的短路电流密度 (Jsc). 特别是在电池厚度较薄或陷光不充分的情况下, 长波响应的提高会更为显著. 应用ZnO衬底后, 在Ge含量分别为9%和27%时, c-Si1-xGex:H太阳电池的转换效率均超过了7%. 最后, 将c-Si1-xGex:H太阳电池应用在双结叠层太阳电池的底电池中, 发现c-Si0.73Ge0.27:H底电池在厚度为800 nm时即可得到比1700 nm 厚微晶硅 (c-Si:H) 底电池更高的长波响应. 以上结果体现了c-Si1-xGex:H 太阳电池作为高效近红外光吸收层, 在硅基薄膜太阳电池中应用的前景.
      通信作者: 张建军, jjzhang@nankai.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61377031,51442002,61404073)和吉林省教育厅十二五科学技术研究项目(批准号:2015253)资助的课题.
    [1]

    Shah A, Torres P, Tscharner R, Wyrsch N, Keppner H 1999 Science 285 692

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    Kang D W, Chowdhury A, Sichanugrist P, Abe Y, Konishi H, Tsuda Y, Shinagawa T, Tokioka H, Fuchigami H, Konagai M 2015 Curr. Appl. Phys. 15 1022

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    Schttauf J W, Niesen B, Lfgren L, Bonnet-Eymard M, Stuckelberger M, Hnni S, Boccard M, Bugnon G, Despeisse M, Haug F J, Meillaud F, Ballif C 2015 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 133 163

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    Moutinho H R, Jiang C S, Perkins J, Xu Y, Nelson B P, Jones K M, Romero M J, Al-Jassim M M 2003 Thin Solid Films 430 135

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    Kamiya T, Nakahata K, Tan Y T, Durrani Z A K, Shimizu I 2001 J. Appl. Phys. 89 6265

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    Guo L, Lin R 2000 Thin Solid Films 376 249

    [28]

    Das R, Jana T, Ray S 2005 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 86 207

  • [1]

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-09
  • 修回日期:  2016-05-16
  • 刊出日期:  2016-07-20

微晶硅锗薄膜作为近红外光吸收层在硅基薄膜太阳电池中的应用

  • 1. 东北电力大学电气工程学院, 吉林 132012;
  • 2. 南开大学电子信息与光学工程学院, 天津 300071;
  • 3. 东北电力大学化学工程学院, 吉林 132012
  • 通信作者: 张建军, jjzhang@nankai.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61377031,51442002,61404073)和吉林省教育厅十二五科学技术研究项目(批准号:2015253)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, 制备了具有一定晶化率不同Ge 含量的氢化微晶硅锗 (c-Si1-xGex:H)薄膜. 通过X射线荧光谱、拉曼光谱、X 射线衍射 谱、傅里叶红外谱、吸收系数谱和电导率的测试, 表征了c-Si1-xGex:H的材料微结构随Ge含量的演变. 研究表明: 提高Ge含量可以增强c-Si1-xGex:H薄膜的吸收系数. 将其应用到硅基薄膜太阳电池的本征层中可以有效提高电池的短路电流密度 (Jsc). 特别是在电池厚度较薄或陷光不充分的情况下, 长波响应的提高会更为显著. 应用ZnO衬底后, 在Ge含量分别为9%和27%时, c-Si1-xGex:H太阳电池的转换效率均超过了7%. 最后, 将c-Si1-xGex:H太阳电池应用在双结叠层太阳电池的底电池中, 发现c-Si0.73Ge0.27:H底电池在厚度为800 nm时即可得到比1700 nm 厚微晶硅 (c-Si:H) 底电池更高的长波响应. 以上结果体现了c-Si1-xGex:H 太阳电池作为高效近红外光吸收层, 在硅基薄膜太阳电池中应用的前景.

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