微晶硅薄膜太阳能电池的研究

【摘要】：随着人类社会的高速发展，对能源的需求也日益剧增。现代社会使用的常规能源如煤、石油和天然气等，存在着储量有限，不可再生，产生环境污染等问题。鉴于此，开发太阳能，风能，氢能，潮汐能等新能源迫在眉睫。在诸多非石化能源中，太阳能是资源极其广博的能源，而太阳能电池因为能够直接把太阳光转变成电能、不受地域限制，并能兼容目前使用的电力设备，所以受到了各国科研人员的广泛关注。而薄膜太阳电池的研究已经成为下一代光伏研究的关键,国内在这方面的研究也逐步深人。太阳能电池的研究按晶化率可分为单晶太阳能电池、多晶太阳能电池和微晶太阳能电池。其中微晶硅薄膜电池的沉积温度不高，大约在200℃左右,采用在玻璃表面沉积微晶硅的方法，成本低廉，且不会产生温室效应，不会对环境造成污染,特别是氢化微晶硅太阳能电池具有良好的电学特性，克服了非晶硅S—W效应，被公认为是下一代清洁能源技术。目前在微晶硅薄膜太阳能电池制备过程中，在P/I界面会产生致密的非晶孵化层，该孵化层将严重影响整个电池的性能，鉴于此，我们对此问题展开研究。本文主要从组成微晶硅太阳能电池的P、I、N三层薄膜的特性和减小孵化层的影响提高光电转换效率两方面进行研究。在P、I、N三层薄膜的特性研究方面，本文分别针对P、I、N三层薄膜成膜过程中硅烷浓度、辉光功率以及沉底温度对P、I、N三层薄膜的沉积速率、结构特性以及电学特性的影响进行了实验研究，研究发现材料的沉积速率随着硅烷浓度和辉光功率的增加而增加。材料的暗电导随着硅烷浓度的减小和辉光功率的增加而增加。材料的光敏性随着硅烷浓度增加和辉光功率的降低而增加。材料的晶化率随着硅烷浓度的减小而增加，基于上述研究，并根据微晶硅太阳能电池对材料特性的要求，最终确定了制备微晶硅太阳能电池各层的硅烷浓度，以及最佳辉光功率和沉底温度。在提高光电转换效率研究方面，本文对目前广泛采用的在P/I层之间沉积籽晶层来消除非晶孵化层的的影响的方法进行研究，确定了籽晶层的最佳硅烷蒸镀浓度。并提出了在籽晶层和I层之间沉积一层缓冲层来进一步提高微晶硅太阳能电池的光电转换效率的方法，经过测试表明，具有缓冲层的微晶硅太阳能电池的转换效率有了较大的提高。 【关键词】：VHF-PECVD 晶化率 微晶硅薄膜 籽晶层 缓冲层
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.42
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 图表目录10-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 VHF-PECVD 沉积系统简介12-13
• 1.2 微晶硅薄膜沉积原理13-15
• 1.3 微晶硅薄膜特性表征方法15-18
• 1.4 本论文主要研究内容18-19
• 第2章 不同硅烷浓度对薄膜特性的影响19-26
• 2.1 不同硅烷浓度对薄膜沉积速率的影响19-22
• 2.2 不同硅烷浓度对薄膜电学特性的影响22-24
• 2.3 不同硅烷浓度对薄膜结构特性的影响24-25
• 2.4 结论25-26
• 第3章 不同辉光功率对薄膜特性的影响26-32
• 3.1 不同辉光功率对薄膜特性的影响26
• 3.2 不同辉光功率对薄膜沉积速率的影响26-28
• 3.3 辉光功率对薄膜电学特性的影响28-31
• 3.4 结论31-32
• 第4章 不同衬底温度对薄膜特性的影响32-38
• 4.1 衬底温度对薄膜特性的影响32
• 4.2 衬底温度对薄膜沉积速率的影响32-34
• 4.3 衬底温度对薄膜电学特性的影响34-37
• 4.4 结论37-38
• 第5章 微晶硅太阳能电池的制备及效率的研究38-45
• 5.1 微晶硅太阳能电池的制备38-39
• 5.2 具有籽晶层结构的太阳能电池效率的研究39-45
• 第6章 结论与展望45-48
• 6.1 结论45
• 6.2 需要进一步展开的工作45-46
• 6.3 微晶硅薄膜太阳能电池的研究现状以及展望46-48
• 致谢48-49
• 参考文献49-53

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