非晶硅薄膜太阳电池材料特性及PN结

1、一、单晶硅 非晶硅的区别？ （a）单晶硅 （b）非晶硅单晶硅与非晶硅的高倍率透射电镜形貌 单晶硅与非晶硅透射电镜谱比较非晶硅原子的排列，最近邻r1的峰是存在的，且数值与单晶硅差异不大，说明非晶硅存在着近程有序；次近邻r2也存在一定的峰位，但已经不尖锐，而是一个包，说明次近邻有序程度开始变差，更远处的有序性则不再显现。非晶硅缺陷有两大类：一类是价键无序化导致的弱键；在受到光能量辐射，容易造成部分在受到光能量辐射，容易造成部分Si-Si共价键共价键弱键弱键的断裂，使膜层产生更多缺陷；的断裂，使膜层产生更多缺陷；非晶硅电池在强光下照射数百小时，电性能下非晶硅电池在强光下照射数百小时，电性能下降并逐渐

2、趋于稳定，这就是观测到的降并逐渐趋于稳定，这就是观测到的光致衰减效应。效应。另一类是不与其他硅原子共价成键的硅原子，带有未饱和电子的键，称为悬挂键。悬挂键多起悬挂键多起复合中心的作用，它们的存在将导的作用，它们的存在将导致高复合且使材料的光敏性下降。致高复合且使材料的光敏性下降。H钝化小结：单晶硅（crystal Si）是三维有序结构；非晶硅(amorphous Si)是近程有序，远程无序结构；非晶硅缺陷有两大类：一类是价键无序化导致的弱键；光致衰减效应效应另一类是不与其他硅原子共价成键的硅原子，带有未饱和电子的键，称为悬挂键。高复合且使材料的光敏性下降高复合且使材料的光敏性下降二、非晶硅薄膜

3、电池的分类？#讨论学习：P型半导体 N型半导体 PN结的形成 本征材料PN结结+-建立内电场P区区N区区【p p型半导体】型半导体】“p”“p”表示正电的意思。在这种半导体中，参与导表示正电的意思。在这种半导体中，参与导电的主要是带正电的空穴，这些空穴来自于半导体中的电的主要是带正电的空穴，这些空穴来自于半导体中的“受受主主”杂质。杂质。 所谓受主杂质就是掺入杂质能够接受半导体中的价电子，产生同数量的空穴，从而改变了半导体的导电性能。例如，半导体锗和硅中的三价元素硼、铟、镓等原子都是受主。11-P型半导体：q杂质元素：硼，铟负离子负离子多数载流子多数载流子少数载流子少数载流子在本征Si和Ge中

4、掺入微量三价元素后形成的杂质半导体。q多子：空穴q少子：自由电子【n n型半导体】型半导体】“n”“n”表示负电的意思，在这类半导体中，表示负电的意思，在这类半导体中，参与导电的主要是带负电的电子参与导电的主要是带负电的电子，这些电子来自半导体，这些电子来自半导体中的中的“施主施主”杂质。杂质。 所谓施主杂质就是掺入杂质能够提供导电电子而改变半导体的导电性能。13N型半导体：q杂质元素：磷，砷正离子正离子+多数载流子多数载流子少数载流子少数载流子在本征Si和Ge中掺入微量五价元素后形成的杂质半导体。q多子：自由电子q少子：空穴【p-n结】当p型半导体和n型半导体这两个区域共处一体时，这两个区域

5、之间的交界层就是p-n结。当具有当具有p pn n结的半导体受到光照时，其中电子和空穴的数目增多，在结的局结的半导体受到光照时，其中电子和空穴的数目增多，在结的局部电场作用下，部电场作用下，p p区的电子移到区的电子移到n n区，区，n n区的空穴移到区的空穴移到p p区，这样在结的两端就区，这样在结的两端就有电荷积累，形成电势差。这现象称为有电荷积累，形成电势差。这现象称为p pn n结的光生伏特效应。结的光生伏特效应。 本征半导体的共价键结构束缚电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力

6、很弱，接近绝缘体。本征半导体本征半导体（Intrinsic Semiconductor)完全纯净的、结构完整的半导体晶体。16 这一现象称为本征激发，也称热激发。 当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。说明说明v杂质半导体呈电中性，任一空间的正负电荷数相等 N型半导体：电子+正离子 P型半导体：空穴+负离子小结：PN结的形成 P型半导体 N型半导体 本征材料三、单结非晶硅薄膜电池的结构美国美国ChronarChronar公司技术为代表的内联式单结非晶硅电池内部结构公司技术为代表的内联式单结非晶硅电池内部结构总结：单晶硅（crustal Si）是三维有序结构；非晶硅(amorphous Si)是近程有序，远程无序结构；非晶硅缺陷有两大类：一类是价键无序化导致的弱键；光致衰减效应效应另一类是不与其他硅原子共价成键的硅原子，带有未饱和电子的键，称为悬挂键。非晶硅薄膜电池