PECVD法制备多晶硅薄膜太阳能电池研究

【摘要】：太阳能电池是解决未来能源危机的重要解决办法,目前有单晶硅、多晶硅太阳能电池,其中单晶硅太阳能电池的转换效率已经达到24%,多晶硅电池的效率也达到了10%。这两种太阳能电池占据了绝大多数的市场份额。但是,由于占太阳能电池主要成本的单晶硅、多晶硅的价格居高不下,导致太阳能电池生产成本较高。所以,人们找到了薄膜太阳能电池的发展方向。其中比较成熟的有非晶硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池等等。对于硅基薄膜太阳能电池,可分为非晶硅和多晶硅薄膜电池。非晶硅薄膜主要是利用等离子体化学气相沉积(PECVD)的方法制备。以硅烷(SH4)、氢气(H2)为主要反应气体,制备出氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜。又利用乙硼烷(B2H6)、磷烷(PH3)对非晶硅进行掺杂,得到P型和N型的半导体材料。非晶硅薄膜太阳能电池多长波段的太阳光有较好的吸收系数,但是薄膜太阳能电池厚度一般只有几百纳米,所以单纯PN结的非晶硅薄膜电池对光的吸收率并不高,为了解决这个问题,通常采用P-I-N(P型-本征型-N型)的结构设计,这样可以适当增加本征层(Ⅰ层)薄膜的厚度,来提高电池对光的吸收。但是由于非晶硅材料的无序性,载流子的迁移率、寿命和扩散长度都比单晶硅中要低很多,所以使非晶硅薄膜多晶化,能够大大降低载流子在晶界的复合,有效增加载流子的寿命,从而提高电池的转换效率。一般使用PECVD直接沉积多晶硅薄膜有很大困难,所以通常用金属诱导非晶硅晶化、固相晶化和激光晶化等。 在本论文中,基于金属诱导非晶硅晶化,然后利用晶化的多晶硅薄膜作为种晶层,用PECVD沉积硅薄膜,可直接得到多晶硅薄膜。主要工作分为两部分： (1)利用金属诱导使非晶硅薄膜晶化的方法,重点探索了金属铝(Al)和锡(Sn)对非晶硅晶化的影响。实现了在玻璃衬底上非晶硅的晶化。利用铝诱导,退火处理2小时,在500℃实现了厚度约200nm的非晶硅薄膜晶化；利用金属锡,非晶硅在400℃时开始晶化,到450℃温度时已经得到晶化率较高的多晶硅薄膜。得到较实用的制备种晶层的工艺参数。 (2)安装调试实验室第一台等离子体化学气相沉积设备(PECVD),摸索出了本台设备的使用特点,初步制备了氢化非晶硅薄膜(a-Si:H),对薄膜的结构和光敏性进行了测试分析,掌握了基本的工艺。初步制备PIN结构的非晶硅薄膜电池,为制备非晶硅和多晶硅薄膜太阳能电池积累了一定方法。 【关键词】：薄膜太阳能电池 非晶硅 金属诱导多晶硅 等离子体化学气相沉积
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 太阳能电池的发展和现状9-15
• 1.1.1 太阳能电池的研究背景9-10
• 1.1.2 太阳能电池原理简介10-11
• 1.1.3 太阳能电池的发展11-13
• 1.1.4 太阳能电池的研究现状和发展趋势13-15
• 1.2 本论文的主要研究内容15-16
• 第二章 金属诱导非晶硅晶化研究16-34
• 2.1 金属诱导非晶硅薄膜晶化概述16-18
• 2.2 实验方法和仪器简介18-20
• 2.2.1 样品制备仪器18
• 2.2.2 分析测试仪器18-20
• 2.3 金属铝诱导非晶硅薄膜晶化20-25
• 2.3.1 实验方法21-23
• 2.3.2 退火温度对晶化的影响23-25
• 2.4 锡诱导非晶硅晶化25-31
• 2.4.1 实验方法26-27
• 2.4.2 退火温度对晶化的影响27-31
• 2.5 基于AIC制备多晶硅薄膜的初步研究31-33
• 小结33-34
• 第三章 浙江师范大学PECVD仪器设计和调试34-49
• 3.1 等离子体化学相沉积系统简介34-37
• 3.1.1 PECVD原理简介34-36
• 3.1.2 PECVD沉积氢化非晶硅原理简介36-37
• 3.2 浙江师范大学PECVD设计方案37-38
• 3.3 PECVD4000型薄膜沉积系统介绍38-48
• 3.3.1 非晶硅薄膜的主要制备工艺43-44
• 3.3.2 非晶硅薄膜材料的结构44-45
• 3.3.3 非晶硅薄膜材料的电学特性45-48
• 小结48-49
• 第四章 硅基薄膜太阳能电池的初步研究49-52
• 4.1. PIN结构非晶硅薄膜太阳能电池原理简介49-50
• 4.2 初步制备PIN结构非晶硅薄膜太阳能电池50-51
• 小结51-52
• 第五章 工作总结及展望52-53
• 参考文献53-58
• 研究生期间的主要工作58-59
• 致谢59-61

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

玻璃衬底多晶硅薄膜太阳电池的制备    崔海昱;涂洁磊;邓菊莲;王志刚;龙维绪;

部分重叠双栅MOSFET特性的研究    韩名君;赵阳;柯导明;

CCD输出二极管反向漏电机理的研究    易萍

晶界对AlGaN薄膜紫外探测器时间响应特性的影响    王兰喜;陈学康;王瑞;曹生珠;

6H-SiC热氧化层高温漏电及红外光谱表征研究    曹群;牟维兵;杨翰飞;杨治美;龚敏;

链式氧化制备SiO_2膜的研究    张松;席曦;王振交;唐宁;季静佳;李果华;

VB-GaAs晶体生长技术中掺Si浓度的控制    牛沈军;王建利;兰天平;

电化学C-V法对载流子浓度纵向分布的精确测量    李若凡;武一宾;杨瑞霞;马永强;商耀辉;牛晨亮;

50 V LDMOS漏电容非线性研究    朱少博;孙伟锋;李海松;陆生礼;

高效率808nm激光器的数值模拟研究    赵懿昊;陈宏泰;陈国鹰;杨红伟;赵润;彭海涛;

1N4626型齐纳二极管的低噪声关键技术研究    刘兴辉;刘通;

功率MOSFET低温工作特性分析    董志芳;

基于虚拟仪器技术的真实传感器实验    王云;李宝河;李长江;

Nb掺杂BaTiO3的电子结构研究    涂才根;刘诺;张曦;

多重杂质(Au、Ni)掺杂n型硅材料的热敏特性    董茂进;陈朝阳;范艳伟;丛秀云;

叠层太阳电池中不同基质硅量子点的特性研究    林娟;杨培志;

一种用于太阳被动跟踪的光电角偏差探测装置    贺晓雷;吕文华;李建英;于贺军;

一种用于太阳被动跟踪的光电角偏差探测装置    贺晓雷;吕文华;李建英;于贺军;

μc-Si (p)/c-Si(n)异质结太阳电池的模拟计算与优化    李力猛;韩兵;周炳卿;陈霞;郝丽媛;

纳米金刚石薄膜紫外探测器研究    王兰喜;陈学康;王云飞;郭晚土;吴敢;曹生珠;尚凯文;

HgCdTe环孔p-n结光伏探测器暗电流机制    李欣;王淑芬;毛京湘;赵晋云;

SOA非线性应用关键参数的测量    程乘

硅基应变引入方法与MOS器件相关基础研究    杨洪东

溶胶—凝胶技术在纺织品多功能整理中的应用    汪青

ZnO基透明导电膜的制备与掺杂研究    龚丽

超顺磁性氧化铁和LSMO/BCFO复合多铁薄膜的制备及其物性研究    马铭

氧化物薄膜忆阻器的材料选择与行为机制研究    李海涛

氧化钆掺杂对氧化铪高K栅介质氧空位抑制作用及电学性能研究    季梅

射频域巨介电/铁氧体磁电双性能材料与器件研究    贺颖

3C-SiC/Si异质外延生长与肖特基二极管伏安特性的研究    陈达

高亮度大功率半导体激光器研究    乔忠良

高功率GaAs光电导开关设计技术研究    李寅鑫

硅、锗切割片的损伤层研究    张秀芳

电子证据可靠性问题分析    崔震宇

Mn、Co、Al掺杂SiC薄膜制备及其光敏性质研究    赵兴亮

HIT太阳电池硅片处理及复合透明导电膜的研究    王淑珍

掺N的4H-SiC第一性原理研究    张智

电场对Bi-Sb-Te和Mg-Si-Sn热电材料微观结构及其性能的影响    陈瑞雪

采用PLD方法在多种基底上生长ZnMgO三元薄膜及紫外探测器的制备    张俊

界面修饰对氧化锌基薄膜晶体管性能的影响    曹欣悦

蝴蝶鳞片高吸光率机理分析及仿生结构设计    商春辉

多晶硅薄膜太阳电池    张凤鸣

多晶硅薄膜太阳电池衬底选择的研究进展    崔海昱;谢建;刘祖明;廖华;姚朝辉;汤叶华;

多晶硅薄膜太阳电池    王文静

极富发展前景的多晶硅薄膜太阳电池    李仲明

太阳能电池的种类    李万河;

新能源材料    

太阳能价格追平火电三年可期    宋雪莲;姚佳;

太阳能电池的开发趋势    

新能源材料    

关于太阳能的市场应用前景分析    李晓波;方玲;

2008年中国太阳能电池产业回顾与展望    邱先磊;

薄膜太阳能:新生婴儿快速成长    丘大可;

企业传真    

友达太阳能垂直整合布局见雏型    

构建生态宜居之都—从光伏建筑一体化开始    时方晓;陈曦;

用于HIT太阳能电池的本征非晶硅薄膜    宋佩珂;曾祥斌;张锐;赵伯芳;

薄膜太阳电池用TCO玻璃发展分析    郭卫;陈静;

多晶硅产业发展浅析    鲁瑾;祝大同;李清岩;

中性气体流动对PECVD放电过程的影响    徐翔;冯杰;王友年;

铜铟硒(CIS)薄膜太阳能电池吸收层的硒化工艺优化研究    王波;刘平;李伟;刘新宽;马凤仓;陈小红;

铜铟镓硒和铜锌锡硫化合物半导体纳米材料的制备    张庶;张晓琨;孙一灵;向勇;

薄膜太阳能电池的研究现状和展望    徐轶;朱德贵;

光电子玻璃相关技术    

薄膜太阳能电池陶瓷衬底沉积工艺及性能的研究    黄勇;万之坚;李海峰;

我国生产高端薄膜太阳能电池有了“利器”    记者 王春

非晶硅薄膜太阳能电池项目落户北京平谷    通讯员 于雷鸣

非晶硅薄膜太阳能电池项目落户平谷    于雷鸣

全球首条双线双结大面积薄膜太阳能电池项目在昌投产    记者 刘小荣

非晶硅薄膜太阳能电池项目开工    梅永生　王芳 姜木金

杜邦首度承认深圳薄膜太阳能电池厂不赚钱    记者 王佑

薄膜太阳能电池关键设备实现中国造    本报记者 汪叶舟

全球领先薄膜太阳能电池项目在南昌竣工    记者 胡晓军　通讯员 邱垚

成本优势凸显 薄膜太阳能电池产业提速    于化丛

超大型硅基薄膜太阳能电池下线    魏双林

铜铟硒薄膜太阳能电池相关材料研究    万磊

溶胶—凝胶法制备铜锌锡硫（Cu_2ZnSnS_4）薄膜太阳能电池    苏正华

纳米半导体材料对新型薄膜太阳能电池性能影响的研究    郭薇

Cu_2ZnSnSe_4薄膜太阳能电池的制备及其p-n结能带偏移的研究    李纪

柔性基底薄膜太阳能电池研究与试制    冯煜东

PECVD非晶硅薄膜制程工艺仿真建模    陆利新

玻璃基太阳能电池薄膜材料制备及其结构和性能研究    徐慢

硅基和CIGS基ZnO薄膜生长及CIGS太阳能电池器件的研究    王应民

对溅射法制备的铜铟镓硒吸收层与掺铝氧化锌窗口层结构与性能的研究    李欣益

基于二氧化钛与聚苯胺太阳能电池的研究    刘自然

PECVD法制备多晶硅薄膜太阳能电池研究    井维科

薄膜太阳能电池窗口材料SnO_2的PECVD制备及其性能研究    罗志清

纳米硅薄膜太阳能电池的制备和性能研究    叶枫

蝴蝶鳞片高吸光率机理分析及仿生结构设计    商春辉

有机薄膜太阳能电池物理性质的研究    王平

铜锌锡硒薄膜太阳能电池相关材料的研究    韩磊

铜锌锡硒薄膜太阳能电池研究    孟明明

硅基薄膜太阳能电池材料的制备与性能研究    尤天友

有机小分子薄膜太阳能电池器件电极缓冲层的机理研究    刘亚东

薄膜太阳能电池的遗传算法优化    王全志