宽光谱高效硅基薄膜太阳电池的基础研究报告

赵颖 许盛之 张晓丹 刘伯飞 王利

摘 要：介绍高绒度 MOCVD-ZnO：B 透明导电薄膜用作非晶硅太阳电池前电极、非晶硅太阳电池BZO/p-a-SiC：H接触特性改善、非晶硅界面缓冲层对非晶硅锗电池性能的影响以及非晶硅锗电池性能的调控等方面的研究内容及结果。 首先我们将自行研制的具有优异陷光效果的掺硼氧化锌 BZO 用作 p-i-n 型非 晶硅太阳电池的前电极，并且将传统商业用 U 型掺氟二氧化锡 FTO 作为对 比电极。结果表明相对 FTO 电池，尽管 BZO 电池的电流优势明显，但当本征 层厚度较薄时其 Voc 和 FF 却较差。原因是相对于表面较为平滑的 FTO，BZO 表面呈大类金字塔的绒面结构会在本征层生长过程中触发阴影效应，形成大量的高缺陷材料区和漏电沟道，进而恶化电池的Voc和FF。在不修饰 BZO 表面形貌的情况下，通过调节非晶硅本征层的沉积温度来消弱 BZO 高 绒度表面引起的这种不利影响，改善后的电池 Voc 和 FF均有提升。在仅有 Al背电极的情况下，当本征层厚度为 200nm 时，BZO 前电极非晶硅太阳电池效率达 7.34%。 其次，我们采用重掺杂的p型微晶硅来改善前电极掺硼氧化锌（ZnO：B）和窗口层p型非晶硅碳（p-a-SiC）之间的非欧姆接触特性。通过优化插入层p型微晶硅的沉积参数（氢稀释比H2/SiH4、硼掺杂比B2H6/SiH4）获得了较薄厚度下（20nm）暗电导率高达4.2S/cm的p型微晶硅材料。在本征层厚度约为150nm，仅采用Al背反射电极的情况下，获得了效率6.37%的非晶硅顶电池，开路电压Voc和填充因子FF均较无插入层的电池有大幅提升。 第三，采用射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）技术，进行了非晶硅锗薄膜太阳电池的研究。……