SSP衬底上的薄膜太阳电池研究.pdfVIP

2000年10月·广西·北海 论第七届全国固体薄膜学术会议 SSP衬底上的薄膜太阳电池的研究 许颖 李仲明 励旭东 北京市太阳能研究所北京1O0083 沈辉梁宗存 0070 中国科学院广州能源所广州51 攮要：本文对颗粒带硅(SSP)衬底上利用快速热化学气相沉积(RTCVD)制备多 晶硅薄膜太阳电池作了探讨。在此基础上，获得了转换效率为2．93％的太阳电池， 并提出了进一步改进的设想。 关键词：颗粒带硅-书!速棼化差产相沉积·多晶硅薄膜 0引言 进一步降低成本，开发适于产业化的技术是未来光电器件发展的关键。薄膜硅 太阳电池由于其具有这方面的潜力而备受关注。目前．薄膜硅太阳电池面临的主要 问题是：在高温下，利用化学汽相沉积(CVD)方法，可以得到很高的转换效率“】， 然而，廉价的耐高温衬底材料却不易获得。德国Fraunhofer太阳能系统研究所开发 Sheetfmm 的SSP(SiUcon Powder)衬底成为解决这一难题的途径之一。目前， 得转换效率5-6％的电池{工艺中加入了隔离层和晶化手段，获得了转换效率ii．2 ％的电池”’，这一结果，高于所有其它廉价底材上的薄膜电池效率。因而．这方面 的研究工作对低成本薄膜电池的发展有重要意义。 目前SSP材料主要分为两类．即用高纯硅粉和符合太阳电池要求的电子级硅粉 制成的。其特点是在制备过程中SSP带硅中的杂质含量增高。如何避免或缓解这一 问题的影响成为电池制作的关键。 1杂质、缺陷带来的问题和解决遍径 杂质、缺陷的含量对太阳电池的性能有决定性的影响。金属杂质，特别是重金属 杂质，作为有效的复合中心，直接影响光生少数载流子的寿命。氧、碳等杂质，虽 然一般是非电活性的，但可以促进缺陷的形成，或与金属杂质结合成为有效的复合 中心。各类缺陷可以引入缺陷能级，影响器件的少子寿命和输运特性。更为致命的 N结穿通，使光伏器件性能完全 是，杂质或缺陷一旦位于PN结耗尽区，可能导致P 丧失。 SSP材料作为一种高杂质衬底，在高温薄膜生长过程中．不可避免地对薄膜特性 产生不良影响。减少或消除这些影响的方法大致有三类： (1}加入隔离层 隔离层通常为SiO：或sbN。，可以有效减少甚至消除衬底杂质对薄膜韵影响“l。 2000年10月-广西·北海 论第七届全国固体薄膜学术会议 然而．由于隔离层为高阻材料i需要其它方法去实现电极B}出，这就增加TT艺的 复杂性。 目前．我们已经提出了一种利用富硅Si0。或Si，N。在高温下形成硅岛．从而实现 电极引出的方法。该方法一旦成功．将在不使工艺复杂化的情况下．解决隔离层与 电彀引出的矛盾。 (2)吸杂技术 太阳电池中采用的吸杂技术，主要有磷吸杂、铝吸杂、硼吸杂等等，尽管通常 这些圾杂手段比较有效，一些关于硅体单晶或多晶的报道却显示，在某些情况下， 特别是对杂质宙量较高的材料．吸杂达不到应有的效果．甚至会有负面影响5“1。对 于SSP这类高杂质材料及其上生长的薄膜而言，吸杂技术是否有效值得商榷。 (3l快速生长技术 在高杂质衬底上外延时，当生长速度v∞t)‘嘶时，杂质浓度分布为 忡∞=争【e咖(者)】 其中，D为杂质扩散系数，t为生长时间，No为杂质在衬底中的原始厚度，x为外 延层至界面的长度。 由此可见，对于扩散系数较小的杂质而言，快速生长可以使其在薄膜中的含量 逐次降低，从而减少其有害影响；而对扩散系数较大的杂质(如Fe)而言，则不能 作到这一点。