薄膜太阳能电池全解.ppt

新型太阳能电池及展望 非晶硅薄膜太阳能电池制备 三种主要的制备方法中，PECVD法最为成熟，在低温下就可以制备非晶硅太阳能电池。 等离子体增强化学气相沉积：是在沉积室内建立高压电场，反应气体在一定气压和高压电场作用下，产生辉光放电，反应气体被激发成非常活泼的分子、原子、离子和原子团构成的等离子体，大大降低了沉积反应温度，加速了化学反应过程，提高了沉积速率。 非晶硅薄膜太阳能电池制备 三室连续PEVCVD沉积系统。该沉积系统由PIN三个反应室、真空系统、供气系统、激励电源与衬底加热系统等主要单元组成。PIN三个反应室都开有观察窗口，P室和N室分别进行p型与n型材料的沉积，I室用于制备本征层(i层)材料 非晶硅薄膜太阳能电池制备 溅射TCO膜95%的In2O3和5%的SnO2 清洁处理玻璃衬底并装片 在玻璃衬底上蒸发铝作反射层 激光雕刻 沉积非晶硅N层(SiH4+PH3)磷化氢工艺 沉积非晶硅i层，气体流量比：SiH4/H2=10% 沉积P层，材料气体及流量比：(B2H6+H2)/SiH4=1% 溅射TCO膜95%的In2O3和5%的SnO2 接触金属网状铝层和激光雕刻 a-Si：H主要制备流程如下： 微晶硅薄膜制备方法 制备微晶硅材料的主要技术方法包括3种化学气相沉积法最早用于沉积微晶硅的技术的是： 1. 射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD。 2. 甚高频等离子体增强化学气相沉积方法（VHF-PECVD） 3. 热丝化学气相沉积（HW-CVD） 太阳能薄膜的性能表征 晋俊超 薄膜结构与形貌表征 薄膜的表面结构性质对光生载流子的收集起着决定性的作用，光生载流子对薄膜的光电化学活性又起着决定性作用。 不同方法制备的薄膜组成和微结构不同，薄膜的性能存在显著的差异！应对其表面结构和形貌进行表征！以达到太阳薄膜光电转化设计的最优化！ 1 薄膜结构与形貌表征 紫外－可见光分光光度计，测量薄膜的透光率。 利用薄膜厚度测试仪监测膜厚或用称重法计算出膜厚。 采用X射线衍射（XRD）测薄膜的晶相组成 研究非晶硅薄膜结构或是晶化，主要是通过测量Raman谱中TO模式的变化来实现的。 扫描电子显微镜（SEM）观察成膜质量、表面形貌、以及薄膜的析晶情况等 1 薄膜结构与形貌表征 用扫描电镜自带的电子能谱损失谱(EDS)测 定薄膜的组成元素分布和均匀性，结合电镜形貌较准确的判定相关微区结构的成分，通过计算获得各组成成分的相对含量。 用原子力显微镜观察Ti02薄膜的三维显微图像。 直流四探针法是测量薄膜材料的电阻率 1 薄膜结构与形貌表征 采用X射线衍射（XRD）测薄膜的晶相组成 扫描电子显微镜（SEM）观察薄膜的表面形貌、显微结构及薄膜断面、膜厚等 1 薄膜结构与形貌表征 用扫描电镜自带的电子能谱损失谱(EDS)测定薄膜的组成元素分布和均匀性，结合电镜形貌较准确的判定相关微区结构的成分，通过计算获得各组成成分的相对含量。 用原子力显微镜观察Ti02薄膜的三维显微图像。 电流—电压关系曲线(l—V曲线)测量 电流 一 电压关系曲线(I一V曲线)在工程科学中是极其重要而又常用的关系曲线，在太阳能电池的研究中，I一V曲线测量也是非常重要的研究手段。 手动测量I—V曲线电路图 太阳能电池的光电流一光电压曲线(I-V曲线)和功率一光电压曲线 DSSC电池的组装及其光电性能测试 采用恒电位仪，检流计，电阻箱及球形标准氙（AM 1.5）组成的测量系统来测量所组装太阳能电池的性能。 以球形氙灯为光源对电池进行照射，通过电阻箱来调节电阻，通过恒电位仪记录开路电压Voc，直流检流计记录短路电流Isc。 DSSC电池的测试 在 染 料 敏化太阳能电池中，通过I一V曲线测试可以得到的描述其光电性能的重要参数有以下几个: 光电转换效率IPCE 、短路电流Isc、开路电压Voc 、填充因子FF 和电池的总效率η 等。 光电转换效率是入射单色光的光子变成电流的转换效率（IPCE）。 短路电流是指电路处于短路（即电阻为零，只连接对电极和安培计）时的电流，它是光电池所能产生的最大光电流，此时的光电压为零。 开路电压Uoc 是指电路处于开路（即电阻为无穷大，只连接参比电极和伏特计）时的电压，是光电池所能产生的最大电压，此时的电流为零。 DSSC电池的光电性能测试 当太阳能电池接上负载电阻后，太阳能电池的输出电压和电流随着负载电阻的变化而变化，当负载电阻R=Rm 时，太阳能电池的输出功率为最大，即最大功率Pm，对应电压Um 和电流Im，可知Pm = Im·Um。 填充因子FF 是表征太阳能电池输