本文關(guān)鍵詞：射頻磁控濺射低溫制備ITO薄膜及HIT電池的退火研究

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【摘要】：HIT(Hetero-junction with Intrinsic Thin-Layer)太陽能電池同時兼?zhèn)渚w硅和薄膜硅電池的優(yōu)勢,達到了既降低成本又保持高效的目的。本論文主要研究了射頻磁控濺射低溫制備ITO薄膜以及本征氫化非晶硅(a-Si:H)層的真空退火處理對HIT電池性能的影響。(1)1)作為太陽電池的上電極,ITO薄膜優(yōu)異的光電性質(zhì)以及能否實現(xiàn)低溫制備對電池性能均有著重要的影響。本論文利用射頻(RF)磁控濺射系統(tǒng),研究了O2/Ar流量比、濺射功率P、濺射壓強Pg、沉積溫度Ts、靶基距D以及退火處理等條件對薄膜XRD晶向結(jié)構(gòu)以及光電性質(zhì)的影響。晶向結(jié)構(gòu)以及導電性對參數(shù)變化的依賴遠大于光學性質(zhì)。O2/Ar流量比越大,結(jié)晶性越好,電阻率先減小后增加;功率增加,薄膜的擇優(yōu)取向從(222)晶面轉(zhuǎn)變?yōu)?400)晶面,電阻率持續(xù)下降;溫度為100℃,電阻率最小;退火處理后,薄膜選擇(222)和(400)晶面優(yōu)先生長,并且改善了其結(jié)晶性和導電性,透光率基本無明顯變化。最終在O2/Ar流量比0.1/25 sccm、射頻電源功率P=210 W、濺射壓強Pg=0.2 Pa、襯底溫度Ts=100℃、靶基距D=2.0 cm的低溫條件下制備,在200℃熱退火處理60 min后,獲得電阻率為3.8×10-4Ω·cm、可見光范圍內(nèi)平均透光率為89.4%的優(yōu)質(zhì)ITO薄膜。2)在濺射條件和薄膜厚度完全相同的情況下,從SEM、XRD、導電性和透光性等方面,比較直流(DC)和射頻(RF)兩種磁控濺射方法制備出的ITO薄膜在微觀結(jié)構(gòu)和光電特性方面的差異,并且將二者應(yīng)用于簡單異質(zhì)結(jié)電池上進行比較。本實驗中,ITO(DC)比ITO(RF)的表面形貌更加平整,晶粒尺寸比較小且分布均勻;二者的擇優(yōu)晶面也不同,從衍射峰強度來看,ITO(DC)中(222)與(400)晶面對應(yīng)衍射峰強度相差不大,ITO(RF)中(222)與(400)晶面卻相差很大。(222)晶面與(400)晶面對應(yīng)的衍射峰強度相當時,薄膜的導電性較好。(2)對有無插入本征氫化非晶硅(a-Si:H)層的電池進行比較。a-Si:H(i)的插入,能夠使得異質(zhì)結(jié)界面得到鈍化,其載流子復合幾率減小,電池的PN結(jié)性能優(yōu)異。因此插入a-Si:H的簡單異質(zhì)結(jié)電池比未插入a-Si:H的電池開路電壓Voc和短路電流Isc都有所提高。(3)主要研究在真空條件下退火時間和退火溫度對單面HIT電池性能的影響。電池的Voc和η隨退火溫度和時間的變化趨勢基本相同,均是先升高后減小。將制備好的a-Si:H(i)在真空條件320℃下退火60 min后用于單面HIT電池中,效率η從8.06%提高到11.11%,開路電壓Voc從602 m V提高到621 m V,制備出開路電壓Voc為621 m V、短路電流Isc為9.965 m A、填充因子FF為0.45、效率η為11.11%的單面HIT電池。
【關(guān)鍵詞】：射頻(RF)磁控濺射 ITO薄膜 HIT電池 退火處理
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-20
• 1.1 全球能源危機10-11
• 1.2 光伏產(chǎn)業(yè)的動態(tài)及發(fā)展前景11-12
• 1.3 太陽能電池簡介12-19
• 1.3.1 HIT電池介紹13-15
• 1.3.2 透明導電薄膜介紹15-16
• 1.3.3 ITO薄膜介紹16-19
• 1.4 論文主要內(nèi)容及構(gòu)架19-20
• 2 實驗設(shè)備與測試方法20-30
• 2.1 實驗設(shè)備20-24
• 2.1.1 PECVD系統(tǒng)及原理20-22
• 2.1.2 磁控濺射系統(tǒng)及原理22-23
• 2.1.3 真空蒸發(fā)鍍膜系統(tǒng)及原理23-24
• 2.2 薄膜測試方法24-28
• 2.2.1 四探針法測電阻24
• 2.2.2 橢圓偏振光譜24-25
• 2.2.3 紫外-可見光分光光度計25-26
• 2.2.4 X射線衍射(XRD)26-27
• 2.2.5 掃描電子顯微鏡(SEM)27-28
• 2.3 電池效率測試儀28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 射頻磁控濺射低溫制備ITO薄膜30-47
• 3.1 實驗方法30
• 3.2 ITO薄膜沉積參數(shù)優(yōu)化30-40
• 3.2.1 O_2/Ar流量比對ITO薄膜晶向結(jié)構(gòu)以及光電性質(zhì)的影響31-33
• 3.2.2 濺射功率對ITO薄膜晶向結(jié)構(gòu)以及光電性質(zhì)的影響33-35
• 3.2.3 濺射氣壓對ITO薄膜晶向結(jié)構(gòu)以及光電性質(zhì)的影響35-36
• 3.2.4 沉積溫度對ITO薄膜晶向結(jié)構(gòu)以及光電性質(zhì)的影響36-38
• 3.2.5 靶基距對ITO薄膜晶向結(jié)構(gòu)以及光電性質(zhì)的影響38-40
• 3.3 ITO退火處理40-43
• 3.3.1 退火處理對ITO薄膜微觀結(jié)構(gòu)以及光電性質(zhì)的影響41-43
• 3.4 直流磁控濺射和射頻磁控濺射制備出ITO的比較43-46
• 3.4.1 SEM43-44
• 3.4.2 XRD44-45
• 3.4.3 ITO(DC)和ITO(RF)分別用于電池上45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 本征非晶硅層的真空退火對HIT電池的影響47-55
• 4.1 制備流程47-49
• 4.2 不加i層和加i層太陽能電池比較49-50
• 4.3 a-Si:H薄膜退火處理50-54
• 4.3.1 a-Si:H(i)層的退火溫度對簡單HIT電池性能的影響51-52
• 4.3.2 a-Si:H(i)層的退火時間對簡單HIT電池性能的影響52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 5 結(jié)論55-56
• 參考文獻56-59
• 個人簡歷與碩士期間發(fā)表論文59-60
• 個人簡歷59
• 碩士期間發(fā)表論文59-60
• 致謝60

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：1121218