微晶硅薄膜太阳电池光稳定性研究

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1、2005年11月第十四届全国半导体集成电路、硅材料学术会议珠海微晶硅薄膜太阳电池光稳定性研究韩晓艳’，z，王岩2，赵书文’，薛俊明2，耿新华2，李养贤’1河北工业大学材料科学与工程学院，天津，300130南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，天津，300071摘要:利用VHF-PECVD方法沉积了一系列不同晶化率的微晶硅薄膜太阳电池，并分别在白光和红光两种光源下进行了老化实验。通过对比白光光照前后电池开路电压Voc和Raman谱的变化，结果发现光照前后微晶硅薄膜的微结构几乎没有变化;同时研究了不同晶化率微晶硅薄膜太阳电池在白光下的J-V特性与量子效率(

2、QE)变化，以及低晶化率的太阳电池在两种光源下的衰退情况，结果表明微晶硅薄膜太阳电池光衰退现象主要发生在对应非晶硅薄膜光吸收的短波区域，且接近p-i界面处衰退较明显。关健词:VHF-PECVD，微晶硅太阳电池，光稳定性StabilityofMicrocrystallineSiliconSolarCellsunderlightsoakingXiaoyanHan''',YanWang',ShuwenZhao',JunmingXue',XinhuaGeng',YangxianLi'**1.SchoolofMaterialScience&Engineerin

3、g,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130,China.2.Instituteofphoto-electronicthinfilmdevicesandtechniqueofNankaiUniversity,Tianjin300071,ChinaAbstract:Microcrystallinesiliconsolarcellswithdifferentcrystalvolumefraction(Xc)intrinsiclayerwereusedtoperformlightsoakingexperiments

4、underdifferentlightsources.Themeasurementsofopen-circuitvoltage(Voc)andRamanspectroscopywereconductedbefore,duringandafterlightsoaking.Theresultsindicatedthatthemicrocrystallinesiliconmicrostructurescarcelyeffectedonthesolarcelldegradation.AtthesametimetheJ-Vparameterandquantum

5、efficiency(QE)wereresearchedduringlightsoakingundertwodifferentlightsources,theresultsshowedthatdegradationoccurredinshortwavelengthrangewhichcorrespondingtoamorphoussiliconabsorption.KeyWords:VHF一PECVD,MicrocrystallineSiliconSolarCell,StabilityPACC:8115H,7360F中图分类号:TN304.1文献标识

6、码:A1.引言微晶硅([1c-Si:H)是一种间接带隙半导体材料，光学带隙为1.leV左右，具有与非晶硅(a-Si:H)相同的低温工艺、工艺简单、便于大面积生产的优点，而转换效率高于非晶硅薄膜电池，在薄膜太阳能电池、传感器以及薄膜晶体管等领域具有巨大应用前景。与非晶硅(a-Si:H)太阳电池相比，微晶硅(Pc-Si:H)太阳电池除具有较宽的波谱响应范围外，更重要的是光照情况下具有较好的稳定性。-3742005年11月第十四届全国半导体集成电路、硅材料学术会议珠海器件质量级的微晶硅太阳电池是在非晶/微晶相变闽制得的〔I]。此电池由于结构中存在非晶相，理

7、论上讲仍存在sw效应[121引起的性能衰退。因此这种电池的衰退现象引起了广泛的关注。本文选择了一系列不同晶化率的微晶硅太阳电池，其中包括高晶化率到相变闭的电池，研究了微晶硅太阳电池在光照下的衰退行为。2.实脸实验中所用样品是在zno衬底上沉积的pin型的微晶硅薄膜太阳电池，其中P层与不同晶化率的i层(未掺杂层)是微晶硅材料，n层为非晶硅材料，且p、1、n层都是在三室连续的PECVD系统中制备而成。电源的激发频率为60MHz，电极间距固定为2.25cm，实验的本底真空在1.0X104Pa左右，实验的衬底温度固定为180'C，功率为20W。具体制备工艺参

8、见文献[3丁。电池的J-V特性在AML5光谱、loomw/cm2光强条件下测得。太阳电池的量子效率(QE)定