p层带隙对微晶硅太阳能电池性能的影响(刘石勇)ppt课件

1、p p层带隙对微晶硅太阳能电池性能的影响层带隙对微晶硅太阳能电池性能的影响 ,1;.研究背景研究背景01实验方案实验方案02结果与讨论结果与讨论03结论结论04提纲：2;.研究背景123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 。3;.p-nc-Si:H高电导(10-

2、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 function of dopant

3、 concentration for a-SiC:H films deposited with different CH4 flow rates, boron and phosphorus implanted.【 Thin Solid Films.265(1995)113 】.高电导高电导低光吸收低光吸收4;.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) 68-73Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 92 (2008) 1217-1223改变氢稀释比来改变带隙改变氢稀释比

4、来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5;.三炉电池p层沉积的氢稀释比（RH）和衬底温度样品号氢稀释比RH衬底温度（）对应p层膜标记Cell.133.3150No.1Cell.2100150No.2Cell.310070No.3实验：实验P层单层膜电导 激活能 Raman HRTEM透射谱不同p层微晶硅电池I-V QE暗IV C-V6;.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。400450500550480 cm-1505.9 cm-1Raman shift (cm-1)Intensity (a.u) RH =

5、 100513.4 cm-1P层单层膜微结构RH=100, T= 70下制备p层膜的拉曼谱7;.三个nc-Si:H 薄膜的电学与光学特性样品号暗电导(S/cm)激活能(eV)光学带隙(eV)No.13.00.0211.80No.25.60.0201.88No.35.70.0241.99P层单层膜光电特性8;.p层不同的三个电池的性能参数样品号Voc(V)Jsc(mA/cm2)Eff(%)Cell.10.46114.294.42Cell.20.46617.785.02Cell.30.43816.454.79p层不同的三个电池的性能参数9;.21202()rdCdVNqS -5-4-3-2-100

6、.10.20.30.40.50.6 Cell.1 Cell.2 Cell.3 C-2 (nF-2)voltage (V)Eg increased三个电池的C-2-V关系曲线电池的C-V特性：10;.4005006007008009000.00.20.40.60.81.0 Cell.1 Cell.2 Cell.3Eg increased QEwavelength (nm)三个电池对应的量子效率（QE）曲线电池的量子效率特性：11;.EgEapEann-uc-Si:Hi-uc-Si:Hp-nc-Si:HEFqVbi微晶硅电池能带示意图电池的内建电势 样品号Vbi（V）Cell.11.73Cell.

7、21.81Cell.31.92bigapanqV =E -E -E微晶硅电池能带图12;.0.00.10.20.30.40.50481216202428 Voc=0.47 VJsc=24.33 mA/cm2FF=0.58Eff=6.63%JSC (mA/cm2)voltage (V)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 13;.结论：123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