柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池量子效率的研究
非晶硅薄膜太阳能电池特性研究 涂志鑫
非晶硅薄膜太阳能电池特性研究涂志鑫发表时间：2017-10-26T19:33:23.647Z 来源：《建筑科技》2017年第10期作者：涂志鑫[导读] 近年来，非晶硅薄膜太阳能电池特性问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。
安徽省蚌埠市蚌埠玻璃工业设计研究院 233018摘要：近年来，非晶硅薄膜太阳能电池特性问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。
本文首先对相关内容做了概述，分析了提高非晶硅薄膜太阳能电池转化效率的方法，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就光致衰减问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：非晶硅薄膜；太阳能电池；特性；研究Abstract: in recent years, the properties of amorphous silicon thin film solar cells have attracted extensive attention in the industry, so it is of great significance to study the related issues. This paper firstly summarizes the related content analysis method to improve the conversion efficiency of amorphous silicon thin film solar cell, and combining with the practical experience, respectively, from various angles and aspects of light attenuation are researched, elaborated this person several views and understanding of practice, hope to help in the related work.Keywords: amorphous silicon thin film; solar cell; characteristics; research1前言作为新能源实践中的一项重要组成部分，非晶硅薄膜太阳能电池的特殊性不言而喻。
柔性聚酰亚胺衬底非晶硅薄膜太阳电池空间可靠性研究
柔性聚酰亚胺衬底非晶硅薄膜太阳电池空间可靠性研究
朱美光;曹娜娜;许永毅
【期刊名称】《材料导报：纳米与新材料专辑》
【年(卷),期】2016(030)002
【摘要】重点分析了柔性聚酰亚胺衬底非晶硅太阳电池的结构、材料和工艺特点，认为非晶硅薄膜制备工艺和材料本身、聚酰亚胺以及其他封装材料是影响柔性聚酰亚胺衬底非晶硅太阳电池可靠性的关键因素。
研究了这些关键材料的典型失效模式及其对柔性聚酰亚胺衬底非晶硅太阳电池可靠性的影响。
初步探讨了提高电池空间可靠性的新工艺和新材料。
【总页数】3页(P219-221)
【作者】朱美光;曹娜娜;许永毅
【作者单位】[1]上海精密计量测试研究所,上海201109;[2]上海空间电源研究所,上海200245
【正文语种】中文
【中图分类】V524.3
【相关文献】
1.柔性衬底非晶硅电池
2.在柔性衬底上制备的非晶硅薄膜力学性能研究
3.隧穿结对柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池特性的影响
4.基于柔性玻璃衬底ZnO∶B薄膜的非晶硅太阳能电池的制备及其光电性能研究
5.柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池
量子效率的研究
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柔性衬底微晶硅太阳电池量子效率的研究
第39卷第5期 人 工 晶 体 学 报V o.l 39 N o .5 2010年10月J OURNAL O F S YNTHET IC CRY STA LSO c tober ,2010柔性衬底微晶硅太阳电池量子效率的研究刘 成,周丽华,叶晓军,钱子勍,陈鸣波(上海空间电源研究所,上海200233)摘要:通过对微晶硅太阳电池量子效率的测量,结合微区拉曼光谱和电学特性测试,讨论了本征层的硅烷浓度和等离子体辉光功率对太阳电池量子效率的影响。
发现本征层硅烷浓度增加时,电池的长波响应变差,材料结构由微晶相演变成非晶相;等离子体辉光功率的增加造成了电池短波响应的变化。
同时发现测量微晶硅太阳电池时使用掩膜板所得短路电流密度与量子效率积分获得的短路电流密度相差不大。
将优化后的沉积参数应用于不锈钢柔性衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,获得了9.28%(AM 0,1353W /m 2)和11.26%(AM 1.5,1000W /m 2)的光电转换效率。
关键词:太阳电池;量子效率;柔性衬底;微晶硅;非晶硅/微晶硅中图分类号:O484;TK 514文献标识码:A文章编号:1000 985X (2010)05 1161 05Study on Quantu m Effici enci es ofM icrocrystalli ne SiliconSolar Cells on Flexi ble SubstratesLI U Cheng,Z HOU L i hua,Y E X iao j u n,QI AN Z i qing,C HEN M i n g bo(Shanghai Institute of Space Po w er sou rces ,Shanghai200233,Ch i na)(R eceive d 22M arc h 2010,acce p t ed 21Jul y 2010)Abstract :W it h the m easure m ent o f quant u m efficienc ies ,Ra m an spectra and e lectrical characteristics ,theeffects of silane concentrations and p las m a d i s charge po w ers on quantum efficiencies of m i c rocrysta lline silicon solar ce lls had been discussed .It is found that the long w avelength responses o f so l a r cells decrease w hen silane concentrations i n crease ,and the shortw aveleng t h responses o f solar cells changesw hen plas m a discharge powers i n crease .It is also found that the short circu it current density are al m ost the sa m e bet w een m easured by ill u m i n ated J V w ith m asks and by quant u m effic iency .W ith the opti m ized deposition para m eters ,a m or phous silicon /m icr ocrystalli n e silicon tande m so lar ce lls on sta i n less steel flex i b le substratesw ith conversi o n efficiency of 9.28%(AM 0,1353W /m 2)and 11.26%(AM 1.5,1000W /m 2)w ere obta i n ed .K ey w ords :so lar cells ;quantu m efficienc ies ;flex i b le substrates ;m icr ocr ystalli n e silicon ;a morphoussilicon /m icrocr ystalli n e silicon收稿日期:2010 03 22;修订日期:2010 07 21基金项目:上海市博士后科研资助计划项目(08R21420200);上海市引进技术的吸收与创新计划项目(07X I 2 016) 作者简介:刘 成(1980 ),男,湖南省人,博士后。
隧穿结对柔性衬底非晶硅_微晶硅叠层太阳电池特性的影响
第39卷第5期 人 工 晶 体 学 报 Vol .39 No .5 2010年10月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS Oct ober,2010 隧穿结对柔性衬底非晶硅/微晶硅叠层太阳电池特性的影响周丽华,刘 成,叶晓军,钱子勍,陈鸣波(上海空间电源研究所,上海200233)摘要:采用等离子体化学气相沉积(PECVD )方法在不锈钢柔性衬底上制备了不同厚度的硅基p +/n +隧穿结,应用于非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分析了其对太阳电池电学和光学特性的影响。
发现p +层厚度增加后,电池的开路电压提高,短路电流密度减小;随着n +层厚度的变化,电池的短路电流密度和填充因子均存在一个最佳值。
将优化后的p +/n +隧穿结分别应用于不锈钢衬底和聚酰亚胺衬底的非晶硅/微晶硅叠层太阳电池,分别获得了9.95%(A M0,1353W /m 2)和9.87%(AM0,1353W /m 2)的光电转换效率。
关键词:柔性衬底;隧穿结;非晶硅/微晶硅;叠层太阳电池中图分类号:O484;TK514文献标识码:A文章编号:10002985X (2010)0521136205Effect of Tunnel Juncti on s on Properti es of Am orphousS ili con /M i crocryst a lli n e S ili con Tandem Sol ar Cells on Flex ible Substra tesZHOU L i 2hua,L IU Cheng,YE X iao 2jun,Q IAN Z i 2qing,CHEN M ing 2bo(Shanghai I nstitute of Space Power 2s ources,Shanghai 200233,China )(Received 5M ay 2010,accepted 29June 2010)Abstract:Series of p +/n +tunnel juncti ons with different thickness of a mor phous silicon /m icr ocrystallinesilicon s olar cells were p repared by p las ma enhanced che m ical vapor depositi on (PECVD ).Theinfluences of p +/n +tunnel juncti ons on the electrical and op tical p r operties of s olar cells wereinvestigated .It is f ound that the open circuit voltage increased and the short circuit current decreased asthe thickness of p +layer increasing,and the short circuit current and FF have a best value when thethickness of n+layer changes .W ith the op ti m ized p +/n +tunnel juncti ons,a mor phous silicon /m icr ocrystalline silicon tande m s olar cells on stainless steel flexible substrates with conversi on efficiencyof 9.95%(AM0,1353W /m 2)and on polyi m ide with 9.35%(AM0,1353W /m 2)were obtained .Key words:flexible substrates;tunnel juncti ons;a mor phous silicon /m icr ocrystalline silicon;tande m s olar cells 收稿日期:2010205205;修订日期:2010206229 基金项目:上海市博士后科研资助计划项目(08R21420200);上海市引进技术的吸收与创新计划项目(07X I 22016) 作者简介:周丽华(19832),女,江苏省人,工程师。
柔性薄膜太阳能电池的研究进展
池，按照衬底的种类可分为硬衬底和柔性衬底２大类。 柔性衬底薄膜太阳能电池是指在柔性材料（如不锈钢、 聚酯膜等）上制作 的 薄 膜 太 阳 能 电 池。 与 晶 体 硅 片 太 阳能电池和硬衬底（如玻璃）薄膜太阳能电池相比，柔 性薄膜太阳能电池具有可弯曲、不易破碎、质量轻等特 点，且应用广泛。新的无机和有机太阳能材料的研究， 新型太阳能电池结构的探索，卷对卷（ｒｏｌｌ－ｔｏ－ｒｏｌｌ）的印
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ
ＬＩ Ｒｏｎｇｒｏｎｇ１，ＺＨＡＯ Ｊｉｎｊｉｎ１，ＳＩ Ｈｕａｙａｎ１，ＢＩＡＮ Ｚｈｉｊｉａｎ２，ＭＡ Ｈｕｉｄｏｎｇ２，ＤＩＮＧ Ｚｈａｎｌａｉ１，３ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｔｉｅｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈｉＪｉａＺｈｕａｎｇ ０５００４３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｊｉｎｇｌｏｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，ＸｉｎｇＴａｉ ０５５５５０，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；３．Ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ
１ 柔性衬底材料
为 实 现 卷 对 卷 大 批 量 、低 成 本 制 造 ，柔 性 薄 膜 太 阳 能 电 池 所 用 的 柔 性 衬 底 （或 称 基 底 ）材 料 应 具 有 如 下性能：１）足 够 的 强 度，能 够 承 受 制 备 过 程 中 的 张 拉应力；２）良 好 的 热 稳 定 性，制 备 过 程 中 衬 底 保 证 一定的温度；３）热膨胀系数与 ｐ－ｎ 结光电转换材 料 相匹配；４）价格尽量低 廉；５）良 好 的 透 光 性。 此 类 薄膜太阳能电池可以与建筑物窗户实现一体化。目 前柔性薄膜太阳能电池采用的衬底材料可分为２大 类 ：金 属 及 其 合 金 和 聚 合 物 。 １．１ 金 属 及 其 合 金
《柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控》范文
《柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控》篇一一、引言随着科技的不断进步，可再生能源的研究与应用日益受到人们的关注。
其中，太阳能电池作为一种高效、环保的能源转换设备，其发展尤为重要。
柔性薄膜硅及SHJ（异质结）太阳电池作为太阳能电池的一种，具有重量轻、柔韧性好、效率高等优点，在众多领域有着广泛的应用前景。
本文旨在探讨柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控。
二、柔性薄膜硅材料及其特性柔性薄膜硅材料作为一种新型的太阳能电池材料，其优势在于其具有较高的光电转换效率、良好的柔韧性和较低的成本。
这种材料主要由硅基薄膜和柔性基底组成，其中硅基薄膜可以是多晶硅、非晶硅等不同形式的硅。
1. 材料组成与结构柔性薄膜硅材料的制备主要包括薄膜的制备和基底的选材。
硅基薄膜通过物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等技术制备而成，具有较好的光吸收性能和导电性能。
基底材料的选择主要考虑其柔韧性、耐热性、成本等因素，常用的有聚酰亚胺（PI）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）等。
2. 输出特性柔性薄膜硅太阳电池的输出特性主要受光照强度、温度等因素的影响。
在光照强度一定的条件下，其电流-电压曲线呈典型的PN结二极管特性，具有良好的光电转换效率和填充因子。
同时，柔性薄膜硅太阳电池还具有较高的温度系数，能够在较宽的温度范围内保持稳定的输出性能。
三、SHJ太阳电池材料与输出特性SHJ太阳电池是一种采用异质结结构的太阳能电池，其优点在于具有较高的开路电压和填充因子，以及较低的光照诱导衰减。
1. 材料组成与结构SHJ太阳电池主要由P型非晶硅层、I型硅基材料层和N型非晶硅层组成，形成了一个P-I-N的异质结结构。
这种结构使得电池在光照条件下能够有效地分离光生载流子，从而提高光电转换效率。
2. 输出特性SHJ太阳电池的输出特性主要表现在其电流-电压曲线上。
在光照条件下，其开路电压较高，短路电流密度较大，填充因子也较高。
此外，SHJ太阳电池还具有较好的温度稳定性和光谱响应范围。
柔性CZTSSe太阳电池的制备及性能研究
第9卷第3期 福建江夏学院学报 Vol.9 No.3 2019年6月 Journal of Fujian Jiangxia University Jun.2019柔性ＣＺＴＳＳｅ太阳电池的制备及性能研究严 琼1，李弘楠2，林晓园3（1．2．3．福建江夏学院电子信息科学学院，福建福州，350108）摘 要：采用溶液法及后硒化处理的方式在柔性钼衬底上制备铜锌锡硫硒薄膜，并通过XRD、EDS、Raman和SEM分析薄膜的结晶性、物相和形貌。
研究金属成分含量对CZTSSe薄膜形貌的影响，最终在柔性衬底上制备出成分均匀可控、无二元或三元杂相、结晶致密连续的CZTSSe 薄膜，并以此为基础制备结构为Mo/CZTSSe/CdS/i-ZnO/ITO/Ag的柔性太阳电池，得到的电池最高效率为3.83%。
关键词：柔性薄膜太阳电池；铜锌锡硫硒；背接触；载流子输运中图分类号：TM914.4 文献标识码：A 文章编号：2095-2082（2019）03-0110-09一、研究背景太阳能的开发与利用有助于应对能源短缺和环境污染这两大挑战，实现可持续发展，因此各国都在大力扶持光伏产业。
不同太阳能电池技术的光电转化效率发展历程如图1所示。
[1]其中，铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜太阳电池由于其组成元素地壳储量丰富、绿色环保、轻质、可柔性等优点而得到广泛关注。
相比于传统的刚性电池，柔性太阳电池具有材质柔软、质量轻、功率质量比高、生产过程能耗小、易于实现卷对卷大面积连续生产等优点，可望扩展太阳电池的应用领域。
采用能够耐受CZTS基薄膜整个制备过程并保持高转换效率的柔性背电极材料来制备柔性器件是一项有意义的工作。
近年来，CZTS基太阳电池在刚性衬底上的最高转换效率已达12.6%，而在柔性衬底上的最高效率仅为7.04%，因此需要进一步研究基于柔性衬底的CZTS基薄膜的成膜工艺，探究电池内载流子的输运机理，为提高电池效率提供实验数据和理论支撑。
柔性非晶硅薄膜太阳能电池技1
柔性非晶硅薄膜太阳能电池技术2021-5-4 12:01:32关键词::在过去的几十年中，人类经济活动的持续高速进展使得电力需求迅速增加。
太阳电池是一种利用光生伏特效应将太阳能能直接转换为电能的半导体器件，很容易实现并网发电或作为独立能源。
众所周知，太阳电池发电具有许多优势，如平安靠得住，无噪声，无污染，能量到处可得，不受无需消耗燃料、无机械转动部件、故障率低、保护方便、能够无人值守、规模大小随意、能够方便地与建筑物相结合等，这些优势都是常规发电所不及的。
目前，太阳电池发电在航天、通信及微电子领域已占据了不可替代的位置，但在社会整体能源结构中所占比例很小，要紧缘故是太阳电池本钱较高，要使其真正成为能源体系的组成部份，必需大幅度降低本钱。
薄膜太阳电池在降低本钱方面比晶体硅(单晶或多晶)太阳电池具有更大的优势，一是实现薄膜化后，可极大地节省昂贵的半导体材料；二是的材料制备和电池同时形成，因此节省了许多工序；三是薄膜太阳电池采纳低温工艺技术，不仅有利于节能降耗，而且便于采纳廉价衬底(玻璃、不锈钢等)。
为此,自上世纪70年代以来，世界各国纷纷投入巨资，制定计划，组织队伍，掀起对薄膜太阳电池的研究热潮，三十几年来在研究和开发应用方面均取得了长足的进步。
薄膜太阳电池要紧涉及非晶硅(a-Si：H)、铜铟镓硒(Cu(In、Ga)Se2，CIGS)和碲化镉(CdTe)光伏电池和集成组件，在本文中要紧讨论的是目前商业化最成熟的非晶硅太阳电池。
薄膜太阳电池按衬底分为硬衬底和柔性衬底两大类。
所谓柔性衬底太阳电池是指在柔性材料(如不锈钢、聚酯膜)上制作的电池，与平板式晶体硅、玻璃衬底的非晶硅等硬衬底电池相较，其最大的特点是重量轻、可折叠和不易破碎。
以美国Uni-Solar公司采纳不锈钢作衬底为例，不锈钢的厚度仅为127um，且具有极好的柔软性，能够任意卷曲、裁剪、粘贴，既使弯成很小的半径，作数百次卷曲，电池性能也可不能发生转变。
非晶硅薄膜太阳电池材料特性及PN结
05
性能优化与改进
提高光电转换效率
优化材料结构
通过调整非晶硅薄膜的化学成分 和结构，提高光吸收能力和载流 子收集效率，从而提高光电转换 效率。
表面绒面结构
采用特殊的表面处理技术，形成 绒面结构，增加光在表面的散射 和反射，延长光程，提高光吸收。
叠层结构
将多个非晶硅薄膜层叠在一起， 形成多结太阳能电池，利用不同 波段的光谱吸收，提高整体的光 电转换效率。
激光诱导化学气相沉积
激光诱导化学气相沉积是一种制备非 晶硅薄膜的方法，其基本原理是通过 激光诱导反应气体在衬底上形成非晶 硅薄膜。该技术具有较高的沉积质量 和较广的工艺窗口，适用于大规模生 产。
VS
激光诱导化学气相沉积可分为脉冲激 光和连续激光诱导化学气相沉积等几 种方式。其中，脉冲激光诱导化学气 相沉积具有较高的沉积速率和较低的 成本，是制备非晶硅薄膜的常用方法 之一。
物理气相沉积
物理气相沉积是一种制备非晶硅薄膜的方法，其基本原理 是将硅烷等反应气体在低温条件下进行物理蒸发，然后在 衬底上沉积形成非晶硅薄膜。该技术具有较高的沉积质量 和较广的工艺窗口，适用于大规模生产。
物理气相沉积可分为真空蒸发、溅射和离子镀等几种方式 。其中，真空蒸发具有较高的沉积速率和较低的成本，是 制备非晶硅薄膜的常用方法之一。
特点
非晶硅薄膜太阳电池具有较高的 光电转换效率、稳定性、可靠性 和长寿命等优点，同时其制造成 本相对较低，适合大规模生产。
工作原理
光吸收
非晶硅薄膜太阳电池利用光生伏 特效应，当太阳光照射到非晶硅 材料上时，光子被吸收并转化为
电能。
电极收集电流
顶层透明导电膜和底面电极分别作 为电池的正负极，收集由非晶硅基 底产生的电流。
《柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控》范文
《柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控》篇一一、引言随着科技的不断进步，可再生能源的研究与应用日益受到人们的关注。
其中，太阳能电池作为将太阳能转化为电能的设备，其发展与应用更是备受瞩目。
近年来，柔性薄膜硅及SHJ （Silicon Heterojunction）太阳电池因其高效率、低成本、柔性等特点，成为了研究的热点。
本文将就柔性薄膜硅及SHJ太阳电池的材料与输出特性调控进行探讨，旨在为相关研究与应用提供参考。
二、柔性薄膜硅材料1. 材料组成柔性薄膜硅材料主要由硅基材料、透明导电膜以及界面修饰层等组成。
其中，硅基材料是太阳能电池的核心材料，具有较高的光电转换效率。
透明导电膜能够提高薄膜的导电性能，降低电池的电阻。
界面修饰层则能够提高电池的光吸收效率和光生载流子的收集效率。
2. 制备工艺柔性薄膜硅材料的制备工艺主要包括化学气相沉积法、物理气相沉积法、溶胶凝胶法等。
这些制备工艺具有较高的可重复性和稳定性，能够制备出高质量的薄膜材料。
三、SHJ太阳电池1. 结构特点SHJ太阳电池是一种具有异质结结构的太阳能电池，其结构特点是在硅基材料上形成一种异质结界面，从而提高光生载流子的收集效率和光电转换效率。
此外，SHJ太阳电池还具有较高的开路电压和填充因子，能够提高电池的输出性能。
2. 工作原理SHJ太阳电池的工作原理主要是利用光生电效应和异质结效应。
当光线照射在电池表面时，硅基材料吸收光能并产生光生电子和光生空穴，然后被异质结界面分离并收集，从而产生电流。
此外，异质结界面还能够抑制载流子的复合，提高电池的输出性能。
四、输出特性调控1. 掺杂浓度调控掺杂浓度是影响太阳能电池输出性能的重要因素之一。
通过调整掺杂浓度，可以改变载流子的浓度和扩散长度，从而影响电池的输出电压和电流。
适当的掺杂浓度可以提高电池的光电转换效率和输出功率。
2. 界面修饰层优化界面修饰层是提高太阳能电池性能的关键因素之一。
通过优化界面修饰层的材料和结构，可以提高光吸收效率和光生载流子的收集效率，从而提高电池的输出性能。
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关键词：柔性衬底；卅却太阳电池；量子效率；非晶硅薄膜
中图分类号：ＴＭ９１２
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－９８５Ｘ（２００９）０２－０４０７－０４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ
ＺＨＡＮＧ Ｄｅ—ｘｉａｎ，ＸＵＥ Ｙｉｎｇ，ＣＡＩ舶昭一ｋｕｎ，ＴＡＯ ｋ，ＪＩＡＮＧ Ｙｕａｎ－ｊｉａｎ， ＺＨＡＯ Ｊｉｎｇ扣ｎｇ，ＷＡＮＧ Ｌｉｎ—ｓｈｅｎ，ＳＵＩ Ｙａｎ－ｐｉｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｎｋａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７ １，Ｃｈｉｎａ） （Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ２８ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２００８）
ｃｏｎｔａｃｔ／ｎ－ｔｙｐｅ ｐｏｅ—Ｓｉ：Ｈ／ｉ—ｔｙｐｅ口一Ｓｉ：Ｈ／ｐ－ｔｙｐｅ口－ＳｉＣ：Ｈ／ＴＣＯ，其中背电极是通过真空热蒸发方法得到的。 采用多室ＲＦ—ＰＥＣＶＤ系统沉积凡，ｉ，Ｐ三层硅基薄膜，ＴＣＯ面电极是采用直流磁控溅射的方法得到的Ａｌ掺杂
氧化锌透明导电薄膜。量子效率测量系统包括：光源Ｌｍ５氙灯，单色仪，数据采集器ＤＣＳｌ０２，同时使用配
万方数据
４１０
人工晶体学报
第３８卷
对电池的量子效率进行研究时，其他条件保持不变，采用了沉积压强是１８６．６ Ｐａ和２４０．０ Ｐａ的条件来制备 电池，实验结果如图６所示。尽管１４６．７ Ｐａ材料的吸收系数最大，可是沉积速率却相对较慢，考虑到电池制 备时速度的要求，这个压强不适合。
从图６中可以看出：量子效率曲线的变化趋势整体上分为两个部分，在４００～４７５ ｎｍ波段，１８６．６ Ｐａ电 池的量子效率明显高于２４０．０ Ｐａ电池的量子效率；而在４７５—７００ ｒｉｍ波段，２４０．０ Ｐａ电池的量子效率却高 于１８６．６ Ｐａ电池的。关于上述的这种变化趋势可以从本征材料的吸收系数以及载流子的输运过程两方面 来加以解释。首先，在整个可见光范围内，压强为２４０．０ Ｐａ材料的吸收系数高于压强为１８６．６ Ｐａ的，并且随 着波长的增加这种差异是逐渐变大的（见图５），所以理论上２４０．０ Ｐａ电池的量子效率应在整个可见光波段 高于１８６．６ Ｐａ。但电池的量子效率在４００～４７５ ｎｍ波段，却出现了与材料吸收曲线相驳的结果。本实验测 量的量子效率是外量子效率，光生载流子在电池中输运时，会由于电池内部存在的一些缺陷产生复合损失， 这部分对于外量子效率的测量也是有一定的影响。当反应压强较低时，制备的本征层质量较好，膜的主要结 构是Ｓｉ．Ｈ，隙态密度较小；而当反应压强大时，其Ｓｉｌｌ：较多，隙态密度大［８ｊ。隙态密度小，即薄膜中产生的缺 陷态就会相对较少，这样由于缺陷引起的光生载流子的复合损失也会相对减少，可以在一定程度上使量子效 率相对有所提高，特别是在短波部分。当波长较短时，主要是ｉ靠近Ｐ一侧被吸收，这样由于材料中含有的 较多的缺陷导致了载流子复合的增加，尽管２４０．０ Ｐａ的本征层具有高于１８６．６ Ｐａ的本征层的吸收系数，可 是由于表面复合损失的增加可能造成这个波段的量子效率的降低。而４５０～７００ ｎｍ的这个部分，在薄膜中 的穿透深度较深，２４０．０ Ｐａ的Ｉ材料的吸收系数本身就较１８６．６ Ｐａ的高得多，使得太阳电池的量子效率在这 部分主要受到Ｉ层自身的吸收系数的影响较大，从而表现出了与吸收系数相似的变化规律。
据公式（１）可以推断ｉ层的吸收特性是影响太阳电池量子效率的一个重要因素。通过比较量子效率曲线和 本征非晶硅薄膜的吸收谱发现：４００～５３０ ｎｌｎ波段，薄膜对光有较大的吸收，并且随着波长的增加而增加；在
万方数据
第２期
张德贤等：柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池量子效率的研究４０９
５３０．７５０ ｎｌｎ波段，ｉ的吸收则随着波长的增加整体呈现下降的趋势。从整体上看，ｉ材料吸收曲线的这种变 化趋势和采用相同制备条件作为本征层的电池的量子效率曲线的变化趋势很相近。文献［３］也得到相同的 结论：从５５０ ｌ－ｌｌｎ开始ＱＥ的减少是由于ｉ层吸收的减小。所以从理论上和实验上都可以确定本征层的吸收 特性是影响电池量子效率的重要因素。
实验室制备太阳电池，改变电池的某一层的参数会对薄膜的性能造成影响，这些也都可以通过量子效率 的测量曲线得到表征，反应在各个波段，例如：ＺｎＯ的吸收性能的变化可以表现在曲线蓝光响应的变化ｐ。ｏ 但是一般国内和国际上发表的文章都是把电池的量子效率测量曲线作为电池性能好坏的一种表征，但是并 没有对影响电池量子效率的因素进行过多而详细的分析，特别是本征层对太阳电池量子效率的影响。
ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ口一Ｓｉ：Ｈ ｉ－ｌａｙｅｒ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｈａｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ口一Ｓｉ：Ｈ／－ｌａｙｅｒ ｐｌａｙｅｄ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｏｎ ｔｈｅ ＱＥ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ—ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｃａｒｒｉｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ／－ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｉ－ ｌａｙｅｒ ａｎｄ Ｐ·ｌａｙｅｒ ａｌｓｏ ｈａｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ＱＥ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ ｏｎ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ５．６７％ｈａｄ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ；ｎ—ｉ－ｐ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ；ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ（ａ－Ｓｉ：Ｈ）
３８卷第２期
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人工晶 体学报
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柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池量子效率的研究
张德贤，薛 颖，蔡宏琨，陶 科，姜元建，赵敬芳，王林申，隋妍萍
（南开大学信息技术科学学院，天津３０００７１）
划（０８ＪＣＹＢＪＣｌ３１００） 作者简介：张德贤（１９５６一），男，山东省人，副教授，硕士生导师。Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｅｘｉａｎｚｈａｎｇ＠ｎａｎｋａｉ．ｅｄｕ．ｃｎ
万方数据
人工晶体学报
第３８卷
效率Ｂ］。通过量子效率的测量结果不仅可以知道太阳电池的光谱响应，而且可以计算出太阳电池真实的光 生电流值。因而，国际上发表的太阳电池的高效率值，都有量子效率的测量数据为证…。
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图３不同ｉ层温度的电池量子效率图
Ｆｉｇ．３
Ｔｈｅ ＱＥ ｏｆ ａ－Ｓｉ：Ｈ ａｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ
ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ
图４不同衬底温度本征非晶硅薄膜的吸收谱
Ｆｉｇ．４
Ｔｈｅ ａｈｏｒｓｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ａ－Ｓｉ：Ｈ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
摘要：量子效率是太阳电池对光的吸收能力的评定标准之一。本文通过对柔性衬底倒结构ｎ．却非晶硅薄膜太阳
电池量子效率的测鼋，同时结合本征材料吸收特性，讨论了衬底温度和反应压强对太阳电池量子效率的影响。结
果表明：本征非晶硅薄膜的吸收特性是影响太阳电池量子效率的主要因素，同时光生载流子在本征层和界面处的
复合也会对太阳电池的量子效率有所影响。经过反应条件优化得到了转换效率为５．６７％的聚酰亚胺衬底太阳电 池。
暑９４Ａ８墨《
Ｗａｖｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ
图１柔性衬底太阳电池量子效率图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ＱＥ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ
Ｏｉｌ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ
Ｗａｖｅｌｅｎｇｈ／ｎｍ
图２本征非晶硅薄膜的吸收谱
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ａ－Ｓｉ：Ｈ
比较图３和图４可以发现，２５０℃和３００℃制备
的电池在量子效率和非晶硅薄膜吸收曲线有差异。
篁
２５０℃材料的吸收系数除了在４００ ｎ／ｎ和６００ ｎｍ处吸
藿
收系数明显小于３００℃以外，在其它波长处的吸收系
量
数相近，但２５０℃电池的量子效率在４００～７５０ ｎｍ波
善
段都低于３００℃的。这可能是由于产生的光生载流子
Ｓｃｈａｄｅ和Ｓｍｉｔｈ曾给出ＱＥ计算的理论公式Ｈ Ｊ：
ＱＥ＝（耳）（Ａ；）［１＋八％）］
（１）
其中：％是太阳光经过透明导电层和Ｐ层到达ｉ层的光；Ａ；是ｉ层对光的吸收以Ｒ口）是由于背反射电极引起
的光增强，而尺。是背反射电极的反射系数＂１。
太阳电池中ｉ层作为有源层，它的主要作用是吸收能量大于禁带宽度的光子同时产生电子－空穴对。根
本文通过对实验室制备的太阳电池的量子效率进行测量，并且结合其它的测量方法对ＱＥ数据加以分 析，得到了影响太阳电池量子效率的主要因素是本征层（ｉ层）的光吸收性能。结合ｉ层的制备工艺，分析衬 底温度和沉积压强了这两个制备参数对电池量子效率的影响。
２实
验
实验所测量的电池是制备在聚酰亚胺（ＰＩ）上的倒结构ｎ－却太阳电池。电池的具体结构为：ＰＩ／ｂａｃｋ
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