非晶硅薄膜太阳能电池结构设计与关键工艺研究.pdfVIP

摘要 摘 要 非晶硅薄膜太阳能电池具有制备成本低，可低温沉积，适用于柔性衬底等优 势，是今后第三代电池发展的强力候选之一。然而，传统结构的电池，如单结非 晶硅电池、双结非晶硅电池其固有的特点限制着非晶硅电池的转换效率，影响着 非晶硅电池的发展，本文提出了一种带有多层吸收层的非晶硅太阳能电池。从理 论上分析了非晶硅电池各个层参数对电池转换效率的影响，对双结电池和多层吸 收层非晶硅电池做出对比，分析了其效率提高的原因。同时利用 PECVD 法制备了 电池的双层吸收层。此外，还制备了非晶硅表面陷光结构，分析了纳秒激光对吸 光结构的影响。本文的主要研究内容如下： 优化了单结非晶硅太阳能电池，得到了转换效率为 11%的单结非晶硅太阳能 电池。在单结电池的基础上，模拟出双结电池的转换效率为11.281%，建立了吸收 层为四层的非晶硅电池的模型，得到转换效率为13.727%的太阳能电池，其在近红 外波段有着明显的光谱响应，理论上分析了多层吸收层电池优于传统电池的效率 的原因。 针对电池表面对太阳光反射的损失，本文制备了具有陷光结构的非晶硅薄膜， 分析了在不同气氛条件、不同激光能量及不同扫描速度下，对薄膜表面结构及光 2 学性质的影响。得到了在六氟化硫气氛中，能量为3mJ/cm 及扫描速度为0.4 m /s 下薄膜的反射率最低。 制备了非晶硅太阳能电池的双吸收层结构，先利用PECVD 法在不同腔内压强 下制备非晶硅薄膜，分析了不同压强下薄膜的光吸收特性及傅里叶红外谱。得到 了在压强为80pa 下薄膜的光学特性最优。在此基础上进行不同气氛条件的激光退 火。得到了在六氟化硫下双层结构薄膜在700nm-1100nm 近红外区有明显的吸收。 关键词：非晶硅太阳能电池，陷光结构，双层吸收层 I ABSTRACT ABSTRACT Amorphous silicon(  Si :H ) thin film solar cell is considered to be one of the strong candidates for the future development of the third generation cell,due to desposition at low temprature,flexible substrate.However,the traditional solar cell ,such as single junction amorphous silicon and double -junction solar cell,limit the conversion efficency of amorphous silicon cell and affect development of  Si :H solar cell.In this paper,we present a novel absorber layer of a-si solar cell,which was consisted of four absorber layer with different bandgaps.We annlyzed theoretically the material parameters which influence on conversion efficiency of solar cell.The I-V and quantum efficency of double-junction solar cell and novel solar cell are simulated.In addition,we prepare the double absorber l