【摘要】：非晶硅太陽電池是太陽電池中重要類別之一,構(gòu)成非晶硅(a-Si:H)太陽電池的材料主要有:a-Si:H薄膜、透明電極以及金屬電極材料。其中,透明電極材料通常為透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜,它影響入射光的光損以及光生載流子的抽取;a-Si:H薄膜影響光的吸收系數(shù)、光穩(wěn)定性以及光學(xué)帶隙�？梢�,優(yōu)化TCO以及a-Si:H薄膜對a-Si:H太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率有著重要影響。針對TCO,首先,采用熱反應(yīng)蒸發(fā)沉積法制備氧化銦錫(ITO)薄膜,在沉積過程中對襯底加熱,使ITO有更好的結(jié)晶。熱反應(yīng)蒸發(fā)所用材料是InSn合金,比例為90%In+10%Sn。在蒸發(fā)過程中,蒸發(fā)電流為65 A、襯底溫度為110℃以及通入流速為230 sccm之氧氣,以控制ITO的沉積速率,獲得結(jié)晶性良好的40nm ITO薄膜,在可見光范圍內(nèi)平均透過率為87.36%以及方塊電阻為1 kΩ/sq。其次,通過結(jié)合激光脈沖沉積(PLD)方法與磁控濺射法制備出高透過率(95.8%)、低電阻(6.8Ω/sq)的AZO/Ag/AZO(AAA)三層導(dǎo)電膜,并將其作為前電極用于CIGS太陽電池中。在模擬的AM1.5標準光源的照射下,該太陽電池轉(zhuǎn)化效率為6.3%。與相同厚度下單層AZO(80 nm)CIGS太陽電池相比,短路電流由17.62mA/cm~2提升到25.32 mA/cm~2,效率提升48%,可大幅減少AZO的使用,降低生產(chǎn)成本。針對非晶硅太陽電池,首先,采用等離子增強化學(xué)氣相沉積法(PECVD)制備不同氫稀釋度(R_H)下的本征非晶硅薄膜吸收層,探究氫稀釋度對其光學(xué)帶隙、光暗電導(dǎo)、光穩(wěn)定性等方面的影響。在R_H=5時,得到非晶硅帶隙約為1.9 eV的非晶硅太陽電池,測得其輸出參數(shù)為V_(oc)=0.875V,J_(sc)=15mA/cm~2,FF=66.7%,E_(ff)=8.98%。其次,在FTO為襯底的單結(jié)非晶硅太陽電池中,用ITO/Ag/ITO(IAI)三層復(fù)合導(dǎo)電膜做背反層,以提高電池開路電壓以及轉(zhuǎn)化效率。采用CO_2等離子體處理ITO表面,使其獲得更高的表面能,提供富-OH鍵的環(huán)境,由此改變了Ag的生長模型。在此襯底上制備IAI復(fù)合導(dǎo)電膜時,可將Ag附著在ITO表面,制備出5 nm厚連續(xù)成膜的Ag薄膜。此薄膜會大幅降低短波處對光的等離子共振吸收,在可見光范圍內(nèi),使薄膜的平均光學(xué)透過率達到92.7%。進而將此結(jié)構(gòu)用于非晶硅電池的背反層,J_(sc)提高了0.5 mA/cm~2,V_(oc)提高了20 mV,電池效率提高到8.68%。將不同稀釋濃度的銀納米線(Ag NW)噴涂在FTO玻璃襯底上,探究Ag NW對FTO的光學(xué)透過的調(diào)制。在Ag NW稀釋比例為1:50時,噴涂后的FTO可見光平均透過率為73.26%,盡管低于未噴涂FTO的平均透過率(75%),但此樣品用于非晶硅太陽電池的前TCO層,效率提高11.4%而達到7.93%,有很好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM914.4;TB383.2
【圖文】：

圖 2.1 四腔室團簇式 PECVD 沉積系統(tǒng)設(shè)備re 2.1 Deposition system equipment of four-chamber cluster P2.2 材料及電池表征

圖 3.1 不同襯底溫度下制備 ITO 薄膜的光學(xué)透過率ptical transmittances of ITO films prepared at different substrate teO 薄膜材料的影響和分析同氧流量下所制備 40 nm ITO 之透過率以及相應(yīng)的光

圖 3.2 不同氧流量條件下制備 ITO 薄膜(40 nm)的(a)透過率; (b)光學(xué)帶隙Fig. 3.2 (a) Transmittances; (b) optical band gaps of ITO films (40 nm) fabricated by different oxygen flow rates3.2 磁控濺射法制備 ITO 薄膜

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本文編號：2749949