非晶硅太阳能电池Zn0AI A1复合背电极增反工艺优化.docx
- 文档编号:5618217
- 上传时间:2022-12-29
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:37.35KB
非晶硅太阳能电池Zn0AI A1复合背电极增反工艺优化.docx
《非晶硅太阳能电池Zn0AI A1复合背电极增反工艺优化.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《非晶硅太阳能电池Zn0AI A1复合背电极增反工艺优化.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
非晶硅太阳能电池Zn0AIA1复合背电极增反工艺优化
非晶硅太阳能电池Zn0(AI)A1复合背电极增反工艺优化.txt9母爱是一滴甘露,亲吻干涸的泥土,它用细雨的温情,用钻石的坚毅,期待着闪着碎光的泥土的肥沃;母爱不是人生中的一个凝固点,而是一条流动的河,这条河造就了我们生命中美丽的情感之景。
本文由leepingpang贡献
pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。
建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。
.2f}*一一-1 #LCV }ldE}
I晶硅太阳能电池Z0:
I1VnA/复合背电极A
增反工艺优化
王稚欣,薛俊明2李养贤‘周祯华2任慧志“王凯杰“耿新华2
I河北I业大学, -天津,033100
2南开大学光电子所,,001天津307
摘要:
在硅基薄膜太阳能电池中,常使用透明导电氛化物(C)TO与金属组成的复合背反射电极,以增加对太阳光的收集效率,从而提高太阳能电池的转化效率。
实验发现,透明导电膜自身性能、厚度大小及其与n层界面匹配情况是影响背反射电极性能的重要因素,所以本文将着眼点放在优化TO的制备工艺以得到性能良C好的TO膜,C同时选择合适的膜厚并改善界面匹配以提高背反射效果。
通过实验和理论计葬,得到最合适的膜厚10 左右。
与n-i0ran-S相a比,--S与TO匹配更好。
nWciC-
关词透导膜背射极膜梦反界x键,明电反电I透壁面‘己
AsatPolotn py utlebcrfcricdntnprncnutgbtc:
pe ealml-yr k lts lig saet dcnrefpiaaeeonuraoi
ois mttai r swihliclcnmrsngt irsgxead ao slclhh pn ltg e lhad eidnel -oe, ces oeiouinnanSalcte nesn ficote lcl. osmepret, fud mhcvroeiey hsaesrm e einswonseoifcnf or l Foxme oiprntis ieet bcrltrscate preoTO, cnsmott gwcfcte k eo, h hpoets Ctiesahnhh fhaecfus rif hkad eae ti. wpt hsootinpeatn hog, cnnircmcnSe epas pmzg pritnlyseinftahgo umin iiraoecoetglsibtinsad poiiefe ti. date csn t poeualhkes irvg rcmcnWe w cnlitate prte cnmnnaahgtrhouohhrTO insiaot nad ci oe tlfr ti.Ctces bu10 nn-imrsibomcnhks 0m -Ss uae ahgpKyod:
O bcrlts itinstnmtne eetciefeewrsT k eo fm ces rsiacrfcne nrcCaecrflhk at la ta
macigthn
池性能。
1引言
对非晶硅太阳电池来说, 目前的关键问题是进
ZO薄膜是一种宽禁带(,.e)型半 nE=33V的n导体材料,在氧化锌中掺人铝、氟川等杂可有锢、质,效地提商薄膜的电导率,改善薄膜性能。
ZO n:
lA
在可见光区具有高的透射率和低电阻率,其光学带隙可由铝掺杂的比例进行控制,作为一种重要光电子信息材料,n:
ZO IA膜近年来得到广泛的研究。
制备ZO l :
nA透明导电膜的方法主要有:
溅射
一步提高光电转换效率和改善稳定性。
其中氧化物透明导电膜TO tlC/a复合背反射电极不但可以Me使I层的光吸收增强,从而增大短路电流,提高电池的转化效率[7而且可以进一步减薄I改善电p,.2层,
池的稳定性。
早期的背反射电极的TO膜多采用IO膜, CT
但由于IO中的锢原子容易向硅材料中扩散,T而且IO膜对太阳光谱近红外区又有较强的吸收作用,T因此近年来多用廉价的ZO 代替IO作为背n,IAT反射电极的TO层;C此外,nZO可以阻挡金属背电极元素如A或A向n层的扩散,gl`改善界面及电
法C3蒸发法、属有机化学汽相沉积法4 .5金(OV)反应离子镀法、MCD,溶胶一凝胶法等,其中磁
控溅射法是目前制备ZO 透明导电膜采用较n:
IA多的一种方法。
目前, 国内关于复合背反射电极的研究很少,本文就非晶硅太阳能电池的复合背反射电极中TOC
膜厚度C、s不同n材料及其厚度对复合背电极增反
科
非晶硅太阳能电池ZO A复合背电极增反工艺优化n,IlA/
效果的影响进行了实验研究及理论分析。
3实验结果讨论与理论计算实验方法和增反原理
2.l
实验方法
本文首先采用PCD设备在玻璃衬底上制备EVn材料。
制备nai-S材料时,-衬底温度为15压7'C,
力6P,3/.;nuci0 功率912制备--S材料,a-衬底温度在15压力9P,70C,0 功率4/.,a110通过改变沉积时间,得到不同厚度的n材料。
然后采用直流磁控溅射方法,在载玻片和n材料上戮射不同厚度的ZO ntA膜。
溅射时的溅射气压为05 ,l. a溅射功率为P10 W()/A). 84W,OaW(t=181。
为了便于比较,/实验时要保证同厚度的ZO A薄膜的溅射条件ne l是一致的,然后通过调节小车运行速度来完成一系列厚度不同的ZO 薄膜的制备。
nelA用椭偏仪来测量n 材料和ZO,lnA薄膜厚度,使用OMA和分光光度计来测定ZO A及nnt l/ZO A的透过率和反射率,nellA/同时测定其方块电阻大小。
22增反原理.一 非晶硅太阳能电池的复合背电极增反原理是依
据薄膜干涉理论。
31 n, 透明导电膜厚度对透过率的影响. ZO I A利用直流磁控溅射法制备不同厚度的ZO n0A透明导电膜,1在分光光度计上侧定其不同波长的透过率,制成曲线如图2所示,可以看到,随着厚度的增加薄膜在短波区的透射率下降很快,厚度为21 的薄膜由于干涉作用其透射率在A.W9nm镇05m时开始下降,而厚度较小的薄膜,其透射率在入(
04 .F时才开始下降。
m在该波长范围内、厚度越大的薄膜,由于薄膜干涉的影响,其透射曲线出现的波
峰波谷越多,其平均透过率较小。
卯
芝 哥划 喇
8070仍504030
04 0 .. .6 08 1 乃1.2
波长/m u
图2不同厚度ZO,I nA透明导电膜发射率
随波长变化曲线
Fg2 O,l miry Twh is nAtntioIO tvrui Z. raitf iaodph a coowvlgt nh.etafrif es utn ae
\\/
丫
ZO nn 2
Al
图I背反射原理
32 nA透明导电膜厚度对反射率的影响. ZO,I利用分光光度计来测定不同厚度的ZO nelA膜对GasnS/n/ll/ iOA结构反射率的影响。
图3s-Z为在2n2 。
Cim的P-上溅射不同厚度ZO Sn1lA时,反射率随波长的变化。
可以看到,nA厚度为12 在短 当ZO,l0nm时,波区、可见光区和近红外光区其反射率都保持较高水平。
当薄膜厚度逐渐增加时,在该波长范围内,由
于干涉作用,反射率曲线的波峰波谷逐渐增多,反射
F. hpiie bcrltci1 e cloak eaeg trpf ecnnf
妙料州协60
假设太阳光垂直人射,i0忽略n层影响, 即=0,主要考虑TO层对反射影响。
C当膜厚满足条件( 考虑半波损失):
2d(k) /时干涉增强 +1XA2n= 22dk 时n=2习2干涉减弱‘ =0士1士2.)公式中的k,,,..根据公式算出理论最佳值, 并与试验结果相比
寥 ̄ 赞 盆 以
'-.e.
504030201000
3 .05 . 07 08 .111 104 .06 . .09 .0 . .2
波长/mu
较。
肠1tWRtfA*2
908070
进 哥 裸 叼
6050403020100
如果将nc的厚度由上面的2n p-i-S2 m增加到3n3 m时,no 膜的厚度较大时,当ZO tA其反射率的变化趋势与前面相仿,此时,pS的厚度变化对反ri射率影响不大。
随着ZO,lnA膜厚减小( n)(2 ,7 m0其近红外光区反射效果比前面有所改善当ZOnA膜厚继续减小并接近tp-i4tc的厚度时.-S两反射:
;;率曲线相差很多,此时np-i-c的厚度变化对反射率S004 .007 .09 .11 .3.05 石. 08 .10 .1 2有一定影响。
波长/mu33 ne 与n. ZO I层界面的匹配A() :
与nb为了优化nA ZO t层界面的匹配,将同厚度的ZO 与不同厚度、n:
lA不同类型的n材料相匹 图3 p-(2r上戮射不同厚度 cim.nS2)-Z0 反射率变化曲线 .,tA膜,配,比较其反射率变化曲线如图5所示:
Fg3 eetn fit nA ofcnoZO,Ii ciceief , rfol
fwtaos tdpsei-in) vrudph oid n-S(2miilm h ieetn p2aa coowvlg s ntn aentfif ehu
lo即
芝哥每喇40 印
护脚恻争
效果较差。
而当ZO,tnA厚度小于12 0nm时。
其反射率不仅在短波区骤减,而且在近红外光区,甚至
在可见光区其反射效果也较差。
9080
次  ̄得 翻 喇
A耳皮往)L团
一Ja
706050403020切
趁铃
040石0名1 2.0 1
04 . .06 08 . 1力
波长/m N
10加808070
翔侧
() a万
605040302010
,8教
波长/m A
() a
。
州〉
04 . 06.08 .
10 . 21
9080
鉴 膝 翎 以
波长/mu
706050403020
04 0. 石08 1. 刀1.2
() b
图5 nA膜与不同厚度、 :
ZO t不同类型的n材料
相匹配时, 反射率变化曲线
Fg5 elicfcnonAfm tn efit ZO,t i rfcooief . eil
bsd tpmtiwtdendph rl h fet taeoye eaiirn afe
波钧 m u
() b
ad fet e fntn aent paa coowvlgndents if ehiryfu
图5a中,nA的厚度为17 当ZO,t()1nm时,比
图4 pin) S(3m上溅射不同厚度 nc3-
ZO’t反射率变化曲线 nA膜,
Fg4 eetn fcnoZO,t i. rfcoceiet nAfmliofif ilwtvrudph pseinp-i3 iais tdoid -c(nh oeetn S3m)
aa coowvlgh nts utn aefnif e
较厚度相近的nei3 )n-i1 )--(n和-S3n的反pS3ma(m射率曲线(忽略厚度影响)可知当。
6m簇,. p1 . 时,p-in:
A的反射率略大Gl2 ne/O ltpm-SZA/ 于naine A的反射率,-SZO lt-/A/ 在短波区nai-S/-ZO,lA的反射率也下降较快<簇06 ) nA/ ti. opm
图5b中,nA的厚度为12 与17 ZO:
t()0nm,1nm
卜
公
对ai-太阳电他的长期稳定性数学模型参数的初步研究S
相比,反射效果在短波区有所改善当。
4p< .m1 5 <10m时,p-in:
A的反射率略大于.pnc/O II-SZA/ n-/n, A的反射率。
-SZO llaiA/
0908070
鉴舞布侧
—
n3o1n(9-)l(3Zo21/A
当n的厚度增加时, 在可见光、近红外光区反射率会增加,在短波区反射率会变差(下降很快)。
34理论计算结果.取d=2n 1 n. 出。
4 9m, 2算=2,.pm毛A<
6050403020100
10 . 12.0414.6
12 ,. 对应的波峰、pm波谷值。
当k, A5. 谷值A2. m=1峰值=836 nm,=180n4 当k2峰值a521n谷值A4. =,=1. m,6 =602 nm当k, =3峰值A6. 谷值12. 二358 nm,=468 nm将理论计算与实验结果( 如图6相比较,)可以
看出,大体趋势相近,由此验证了实验结果的正确
,险
080
芝赞鹅叼
图7实验测得nZ012 )A/n(0n/L反射率m
曲线峰谷值
F. teprnaeo k i7 e eet dpaig hxilben
nZ0(0n/ AL/n12m)
-n30Z仪21/I (3)n90A/
050 .42.93 080
佳厚度在3n0 m左右。
60利200
058.0804 . .06
本文得到国家重点基础研究发展规划项目低 “价、长寿命、新型光伏电池的基础研究”编号(G00222G00223的支持,20080, 0080)2在此表示衷心
感谢。
参考文献
1陈治明.非晶半导体材料与器件〔.北京:
M]科学出版社,9125 19. 2
2 asy bciWioWea, aai tua auh, ln nsMsbrKTso
图6 实验测得nZ021m/I/n(9n)A反射率曲线峰谷值
F. hepret o k ldpaii6 e emnaeeng txib
nZ0(9n/1 /n21m)A
根据实验结果我们知道背反射效果最佳时 Zo 的厚度为10 n,lA0nm左右,d0nn取=10 =m,
Ysi, lpizionFmf eaOtitn ZO ls ohnt o. maof iorAopos iSaeE. nul . uSln lClzAnaRsmrhioor l3eRpr,ko . e. 28 oyIsOTc19,8eotTnf 93 hpa L, oSPnyD Tasaet orK Mar ada KrnprnCj, .
cnuts saurit. n oi rA tts vw 'TiSlodcoee3hd
Fl, 312l:
-4 8,0()16ims19
2算出04m<12m对应的波峰、,. 簇A. ,pp波谷值。
当k,A0n 一1谷值二40 m当k,10n =0峰值=80 m实验结果( 如图7与理论计算值基本相符,)该厚度下,非晶硅太阳能电池复合背电极增反效果最佳。
4 osoL, eg KtdiIBrS nsn NbrT, ajv eg JByare, .
Feuny pne pl D rte rsosn usd C ecvrqece ieaisutrpcs. n ii g oesTiSlFl, 0,ptirenhod ms200
354^4 -86:
3
4结论
本文就非晶硅太阳能电池的复合背反射电极中 TO膜厚度、C不同n材料及其厚度对复合背电极`
增反效果的影响进行了研究。
ZO A薄膜的厚n:
l
度影响其光电性能,厚度越厚TO的平均透过率C越差;作为复合背电极使用时,ZO A膜厚为当n:
l10 0nm时,其背反射效果最佳。
与Z0,lnA透明导电膜相接触的n层材料,np-i以-c为最佳,S其最
5 hnJ Wag LHn HSuyg ag , nH oM . dioCF, tnftnprt dcvZ ncnute O.l n s rsaeoainAtifmbhilyRrai vmantn utrgJunl F te gersti. raoeopenofCytl t, 0219-9 rwh20, :
7rsGoa0136 O i-oMa , A n-iea HAXat, JMHogl, loainet .Tinseedne rpreon DpnecoPoeifZO,hkes cf ts r ATasaet dcnFl. is prnCnutg is
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 非晶硅太阳能电池Zn0AI A1复合背电极增反工艺优化 非晶硅 太阳能电池 Zn0AI A1 复合 电极 工艺 优化