新型高电导宽带隙太阳能电池宣窗口材料的研究

【摘要】： P型窗口层是影响非晶硅(a-Si)和微晶硅(μc-Si)薄膜太阳电池整体性能的重要因素之一。本论文采用七室连续RF—PECVD系统，用常规掺杂剂乙硼烷制备了非晶和微晶两种窗口材料，以新型掺杂剂三甲基硼制备了非晶硅窗口材料。实验研究了工艺参数对材料性能的影响，并且考察了这几种窗口材料在硅薄膜太阳电池上的适用性。 以B_2H_6为掺杂剂制备a-SiC：H窗口材料的暗电导达到了10~(-7)s／cm的数量级，光学带隙达到1.80～1.95ev。用这种窗口材料制备的单结非晶硅太阳电池最好性能为：开路电压V_(oc)为0.835V，短路电流J_(sc)为13.03mA／cm~2，填充因子FF达0.725，初始效率为7.89％。 μc-SiC：H窗口材料的制备仍以B_2H_6为掺杂剂，暗电导最高达到了2.24s／cm。采用μc-SiC：H窗口材料的单节μc-Si：H电池初始效率达到4.80％，自然衰退率都小于15％。 用新型掺杂剂三甲基硼制备的a-SiC：H窗口材料的暗电导达到10~(-7)～10~(-6)S／cm的数量级，带隙达到1.94～2.05ev。采用这种新型窗口材料的非晶硅单结电池的开路电压达到0.886v，短路电流达到14.486mA／cm~2，填充因子为0.677，初始效率为8.67％。 此外，本文使用PR—650光谱光度计，对P室的等离子体辉光光谱(OES)进行了在线监测。分析(OES)显示两种掺杂剂对材料的形成和性能影响不同，并得出了一些有指导意义的结论。 【关键词】：窗口材料 太阳电池 硅薄膜 掺杂
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TM914
【目录】：

• 第一章 绪论9-20
• 1-1 太阳能电池及其产业发展概述9-17
• 1-1-1 太阳能电池工作原理简介9
• 1-1-2 太阳能电池的分类及发展概况9-14
• 1-1-3 国际太阳能电池产业发展趋势14-16
• 1-1-4 国内太阳能电池产业发展趋势16-17
• 1-2 太阳能电池窗口材料研究发展概述17-19
• 1-2-1 窗口材料及其研究意义17-18
• 1-2-2 窗口材料的研究发展概述18-19
• 1-3 本学位论文的主要研究内容19-20
• 第二章 实验原材料、设备及方法20-25
• 2-1 实验材料20
• 2-1-1 原料气体20
• 2-1-2 衬底材料20
• 2-2 薄膜沉积设备及沉积工艺20-22
• 2-2-1 PECVD薄膜沉积设备简介20-21
• 2-2-2 窗口材料制备过程21-22
• 2-2-3 太阳能电池制备工艺22
• 2-3 测试仪器和计算方法22-25
• 2-3-1 薄膜厚度及晶化率的测量22-23
• 2-3-2 性能测量23
• 2-3-3 等离子体光谱的测量23-25
• 第三章 P型非晶硅窗口材料的研究25-30
• 3-1 工艺参数对非晶硅薄膜生长速率和性能的影响25-27
• 3-1-1 衬底温度对材料生长速率和暗电导的影响25
• 3-1-2 辉光功率对材料生长速率和暗电导的影响25-26
• 3-1-3 掺B和掺C对材料生长和电导率的影响26
• 3-1-4 薄膜生长速率随沉积时间的变化关系26-27
• 3-2 非晶硅窗口材料在电池上的应用27-28
• 3-3 与p层相关的影响电池效率的其它因素28-29
• 3-3-1 P和TCO界面对电池效率的影响28
• 3-3-2 P-I界面对电池效率的影响28-29
• 3-4 小结29-30
• 第四章 微晶硅窗口材料的研究30-48
• 4-1 本征微晶硅材料的制备30-32
• 4-2 P型微晶硅材料的制备32-37
• 4-2-1 P型微晶硅窗口材料的制备32-35
• 4-2-2 P型μc-SiC:H窗口材料的制备35-37
• 4-3 影响P型微晶硅材料性能的因素37-46
• 4-3-1 掺硼对μc-SiC:H窗口材料生长和暗电导的影响37-40
• 4-3-2 甲烷掺杂对μc-Si C:H窗口材料生长和暗电导的影响40-41
• 4-3-3 衬底温度对μc-SiC:H窗口材料生长和暗电导的影响41-42
• 4-3-4 压力对μc-SiC:H窗口材料生长速率和暗电导的影响42-43
• 4-3-5 辉光功率对μc-SiC:H窗口材料生长速率和暗电导的影响43-44
• 4-3-6 P型微晶硅材料的光学透过率44-46
• 4-4 微晶硅窗口材料在微晶硅电池上的应用46-47
• 4-4-1 μc-SiC:H窗口材料在单节μc-Si:H电池上的应用46
• 4-4-2 采用μc-SiC:H窗口材料的单节μc-Si:H电池的量子效率46-47
• 4-4-3 采用μc-SiC:H窗口材料的单节μc-Si:H电池的稳定性47
• 4-5 小结47-48
• 第五章 B(CH_3)_3为掺杂剂的宽带隙高电导窗口材料的研究48-57
• 5-1 三甲基硼掺杂剂及其辉光光谱特征48-50
• 5-1-1 三甲基硼与乙硼烷的区别48
• 5-1-2 三甲基硼与乙硼烷掺杂时的辉光光谱特征48-50
• 5-2 三甲基硼为掺杂剂制备P型非晶硅窗口材料50-53
• 5-2-1 掺三甲基硼对a-SiC:H P材料生长速率和暗电导的影响50-51
• 5-2-2 掺碳对a-SiC:H P材料生长速率和暗电导的影响51
• 5-2-3 衬底温度对a-SiC:H P材料生长速率和暗电导的影响51-53
• 5-3 三甲基硼掺杂窗口材料在非晶硅太阳电池上的应用53-56
• 5-3-1 三甲基硼掺杂窗口材料的非晶硅电池的制备与性能53-54
• 5-3-2 B(CH_3)_3掺杂a-SiC:H窗口材料制各的非晶硅电池工艺优化54-56
• 5-3-3 三甲基硼为掺杂剂制备的非晶硅电池的量子效率56
• 5-4 小结56-57
• 第六章 窗口材料沉积过程中的OES谱研究57-67
• 6-1 非晶硅窗口材料沉积时的OES谱57-61
• 6-1-1 本征a-Si:H材料制备时的OES谱57-58
• 6-1-2 P型a-SiC:H窗口材料制备时的OES谱58-59
• 6-1-3 本征和P型两种非晶硅材料制备中的OES谱的比较59-61
• 6-2 微晶硅窗口材料沉积时的OES谱61-65
• 6-2-1 本征μc-Si:H材料制备时的OES61-62
• 6-2-2 P型μc-Si:H窗口材料制备时的OES62-63
• 6-2-3 P型μc-SiC:H窗口材料沉积时的OES63-64
• 6-2-4 三种微晶硅窗口材料沉积时的OES比较64-65
• 6-3 B_2H_6对生长速率和晶化率的影响分析65-66
• 6-4 小结66-67
• 第七章 结论67-68
• 参考文献68-71
• 附录A 晶化率的计算过程71-72
• 附录B 量子效率的计算72-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间所取发表论文76

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

透明导电薄膜最佳掺杂含量的理论计算    范志新

纳米4-H碳化硅薄膜的掺杂现象    张洪涛,徐重阳,邹雪城,王长安,赵伯芳,周雪梅,曾祥兵

δ掺杂硅n-i-p-i结构多量子阱吸收边的漂移    程文超,夏建白,郑文硕,黄醒良,金载元,林三镐,瑞恩庆,李亨宰

非晶硅太阳能电池研究现状    吴建荣,杜丕一,韩高荣,寿瑾晖,张溪文,朱懿

21世纪能源开发的新亮点——年产3MW多晶硅太阳能电池及应用系统示范工程    王晓莺

非晶硅太阳能电池的应用    刘润起

非晶硅太阳能电池    华敏

21世纪我国光伏产业发展战略思考    赵玉文

射频辉光放电硅烷等离子体的光发射谱研究    杨恢东,吴春亚,朱锋,麦耀华,张晓丹,赵颖,耿新华,熊绍珍

大面积高效率高稳定非晶硅太阳电池的研究    王广才,耿新华,李洪波,孙云,孙建,陆靖谷,刘世国

LabVIEW在染料敏化太阳电池测试系统中的应用    张玉香;陈双宏;翁坚;戴松元;

太阳电池及其发展方向    吕建;殷洪亮;

太阳电池的负载匹配理论与负载变换技术    王康模;陈长缨;于志刚;刘兴华;刘小冲;赵俊;

气体压强对磷掺杂a-Si∶H薄膜电学性能的影响    陈宇翔;李伟;金鑫;蒋亚东;廖乃镘;蔡海洪;李志;龚宇光;

C元素对N型a-Si∶H薄膜微结构及电学特性的影响    金鑫;李伟;蒋亚东;廖乃镘;陈宇翔;陈德鹅;

磁控溅射中工艺参数对ZnO:Al薄膜性能的影响    徐玮;于军;王晓晶;袁俊明;雷青松;

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;

硅系太阳电池表面钝化技术比较    王涛;王正志;

衬底温度对ZnO:Al薄膜结构和性能的影响    徐玮;于军;王晓晶;袁俊明;雷青松;

PECVD制备SiO_x-SiN_x薄膜的研究    韩培育;季静佳;朱凡;王振交;钱洪强;李果华;

低成本太阳能级硅材料制备技术    张军;毛协民;傅恒志;

光伏发电实验设计探讨    白连平;张巧杰;

光伏发电在本世纪我国能源发展中的战略地位    赵玉文;

我国太阳能光伏产业现状及发展    赵玉文;崔容强;

μc-SiC:H太阳电池窗口材料的研究    任慧志;孙建;郭群超;侯国付;薛俊明;张德坤;朱锋;耿新华;

碲化镉薄膜太阳电池技术和产业化进展    冯良桓;蔡亚平;张静全;武莉莉;黎兵;李卫;雷智;蔡伟;郑家贵;

退火温度对ZnO:Al透明导电薄膜结构和性能的影响    王晓晶;徐玮;雷青松;于军;

氧化锌掺杂制备高导电性粉末及应用    万翠凤;金胜明;

非晶硅薄膜及其制备方法研究进展    何文;成惠峰;吴云龙;

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

ZnO/Si异质结构晶界行为及其载流子输运机制研究    刘秉策

硅基薄膜的制备及其在锂离子电池中的应用    秦艳丽

改性纳米TiO_2及硫电解液用于敏化太阳能电池的研究    李玲

太阳能级硅冶金制备技术研究    罗大伟

纳米ZnO基有机/无机复合光伏器件研究    王丽丹

新型MIp～+-Al_（0.3）Ga_（0.7）As/p-n-n～+-GaAs结构太阳电池电子及辐照效应研究    涂洁磊

晶体硅太阳电池及其电子辐照研究    刘祖明

光伏水泵系统及其控制的研究    苏建徽

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究    张瑞丽

碳化硅基热电材料的制备及性能研究    李明亮

含8-羟基喹啉/苯并咪唑聚合金属配合物的合成及光伏性能研究    刘源

光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究及实现    黄克亚

HIT太阳电池硅片处理及复合透明导电膜的研究    王淑珍

江西光伏产业融资效率研究    田善佳

太阳电池I-V曲线测试系统和电极制备研究    冯炜光

单晶硅太阳电池扩散工艺和绒面制备的研究    潘峰

磁控溅射法制备氮化硅薄膜及其性能研究    高峰

金属-n型GaAs界面物理特性研究    陈克铭,王良臣,王佑祥

硅基纳米SiC的制备及其微结构分析    李宁生,鲍希茂,廖良生,吴晓华,高义华,张泽

Si衬底上外延3C-SiC薄层的XPS分析    雷天民,陈治明,余明斌,马剑平,胡宝宏,王建农

In_2O_3∶Sn和ZnO∶Al透明导电薄膜的结构及其导电机制    陈猛,白雪冬,黄荣芳,闻立时

脉冲ArF准分子激光淀积SiC/Si(100)薄膜的最佳晶化温度及光致发光    王玉霞,曹颖,何海平,汤洪高,王连卫,黄继颇,林成鲁

氧化物半导体透明导电薄膜的最佳掺杂含量理论计算    范志新,孙以材,陈玖琳

太阳能电池用银导体浆料的研究    赵玲，谭富彬，刘林，曾德钧，王萍

非晶硅太阳电池中的非欧姆夹层    熊绍珍,耿新华,王玉冰,王宗畔,孙云,孙钟林,徐温元

用于非晶硅太阳电池的p型a-SiC:H:B窗口材料及其前后界面的研究    耿新华,孟志国,王广才,孙云,陆靖谷,孙钟林

P型μC－SiC：H窗口材料掺杂特性的研究    耿新华，孙云，刘世国，李洪波，陆靖谷，孙建，徐温元

CuInS_2薄膜太阳能电池    周少雄;方玲;

CdTe/CdS太阳能电池材料的研究进展    沃银花;

太阳能电池用高纯硅的制法    秦孝保

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

采集太阳能(下)——基础化学推进新型低成本太阳能电池的开发    高彤;

哈博公司250兆瓦太阳能光伏项目落户浙江嘉兴    王碧辉;卢影;

镀膜窗口材料雨滴冲蚀试验技术研究    王泽江;陈旭明;黄谦;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

太阳能电池：让你用得起    李禾

日本京瓷投资天津生产太阳能电池    记者孙东民

保定成为太阳能电池生产基地    记者李斌

“三座大山”遮挡了太阳    罗兵

G杉杉 太阳能电池产能达15MW    本报记者 高晓娟

施正荣：太阳能电池价格十年内将降一半    王佑

高效能太阳能电池刷新纪录    刘学勇

多晶硅抢手 造就太阳能产业大者恒大    黄女瑛 DigiTimes

两岸太阳能电池竞赛 大陆明年大幅超越台湾    黄女瑛 DigiTimes

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机/聚合物太阳能电池：活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

LiTaO_3单晶用作测量Fe冲击温度窗口材料可行性的探索    周显明

知识流动理论框架下的科学前沿与技术前沿研究    庞杰

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

太阳能电池正面银浆的制备及其性能研究    郭桂全

新型高电导宽带隙太阳能电池宣窗口材料的研究    郭群超

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究    国霞