SINP硅蓝紫光电池的研究.pdf

中国科学: 技术科学 2010 年 第40 卷 第4 期: 407 ~ 416 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 新型SINP 硅蓝紫光电池的研究 ①* ① ② ① ① ① ① ① 何波 , 马忠权 , 徐静 , 赵磊 , 张楠生 , 李凤 , 沈玲 , 沈成 , 周呈悦① ③ ③ , 于征汕 , 殷宴庭 ① 上海大学理学院物理系, 上海 200444; ② 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室, 武汉 430070; ③ 上海索朗太阳能科技有限公司, 上海 201206 * E-mail: laserhebo@ 收稿日期: 2009-03-19; 接受日期: 2009-07-13 国家自然科学基金项目(批准号: 、上海市重点学科建设项目(批准号: S30105)、上海市教委创新基金项目(批准号: 08YZ12)和 SHU-SOEN’s PV 联合实验室基金项目(批准号: SS-E0700601)资助 摘要 本研究中, 采用以下主要步骤: 先在p-型Si 的绒面上, 进行磷扩散形成同质p-n 结, 再 关键词 低温热氧化生长超薄 SiO2 层, 然后利用射频磁控溅射沉积ITO 减反射/收集电极膜, 成功制备 ITO 薄膜 了一种新型ITO/SiO2/np 晶硅SINP 结构蓝紫光电池. 通过X-光衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、 SINP 光电池 紫外-可见光透射谱(UV-VIS), 以及霍尔效应(Hall effect)测量方法, 表征了高质量 ITO 薄膜的 I- V 特性 光谱响应 微结构、光学与电学特性. 并重点对SINP 结构光电池的光谱响应和I-V 特性, 进行了详细地计 算和分析. 结果表明, 具有蓝紫光以及其它可见光波段的光谱响应和光电转换的增强效果, 是 该器件的主要特征. 其较高的短路电流密度, 适合于发展成为新型结构的硅基太阳能电池. 在着力提高硅基半导体的光电(或光伏)效应中, 能有效地提高硅光电池 400~600 nm 蓝紫光波段的量 蓝紫光增强型硅光伏器件在太阳电池、光度、色度及 子效率. 根据半导体能带工程, 我们设计并研制出 光学精密测量等方面都有重要的应用[1]. 太阳光谱峰 晶硅pn 结与宽带隙 ITO 透明导电薄膜相结合的一种 值波长为 480 nm, 增强硅光电池的蓝紫光响应将可 新型 SINP 异质面光电池(SINP 是 semiconductor/in- 显著提升太阳能电池的短路电流及光电转换效率. sulator/np 结构的缩写). 在器件的制备工艺中, 我们 由于晶硅对短波长光的吸收系数很大, 平均透入深 采用了浅 pn 结、铝背场、超薄 SiO2 钝化层及 ITO 透 度小; 并且光生载流子的产生率随光进入器件表面 明导电薄膜等先进技术. 其中, 浅结减少了普通光电 的距离呈指数式衰减, 大多数光生载流子产生在硅 池发射区由于重掺杂带来的影响, 如禁带宽度收缩 的表面附近. 而用传统扩散方法[2] + 制作的 n p 结硅光 效应, 重掺杂后 Auger 复合及近表面高浓度磷固溶区 电池, 发射区近表面存在一高磷浓度的“死层”[3], 该 “死层” 的影响等, 以提高蓝紫光响应. 采用低温热氧 区域晶格畸变大, 位错密度高, 严重影响了短波长光 化技术生长的超薄 SiO2 层不仅有效地钝化硅表面, 生