基于等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）技術制備非晶硅太陽電池,通過微量調節(jié)氫稀釋（R_H）,研究其對本征非晶硅吸收層的光學帶隙及微結構的影響。實驗結果顯示當R_H由6.5增加到10時,本征非晶硅吸收層的光學帶隙由1.796eV提高到1.973eV,電池效率隨R_H的降低先升高后降低。并在R_H=7時達到最大值,此時的本征非晶硅薄膜的光學帶隙約為1.836eV,其電池效率達到8.4%(V_oc=897.2mV,J_sc=14.86mA/cm²,FF=62.96%)。實驗表明R_H的提高并不能單調增加電池的效率。通過對微結構的分析發(fā)現(xiàn),這主要是由于R_H過低或過高時,其Si-H₂鍵成分比例較高,微結構因子R較大,使得薄膜中缺陷較多所引起電池惡化導致的。 

【文章來源】：內蒙古大學學報(自然科學版). 2020年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

非晶硅太陽電池截面電鏡圖

其中,I代表相應子吸收峰的積分強度。根據(jù)Si-H和Si-H2的比例系數(shù)和紅外光譜的峰的積分強度面積來比較不同RH下氫原子含量。計算可得,隨著RH的升高,CH由11.8%提高到20.3%,這同時也證明了其光學帶隙隨RH增大而升高。同時,微結構因子R值大小是衡量薄膜致密性的重要參數(shù),一般認為R值越小,Si-H2鍵數(shù)量越少,孔洞缺陷越低,則薄膜致密性越好[22]。由圖3可見,RH分別為6.5、7和10時,相應的R值分別為0.79、0.35和0.59。在RH=7時,R值最小,說明此時本征非晶硅膜的致密性最好。2.3 RH對非晶硅太陽電池的影響

為了進一部分析Jsc變化的原因,對樣品進行了外量子效率(EQE)的測試,如圖5所示。由圖可知,隨著氫稀釋的升高,400nm短波處的響應先增強后降低,其原因是:在適當?shù)母邭湎♂屜?RH=7.5),高的Eg會降低i-a-SiOx:H buffer層/i-a-Si:H吸收層界面的帶階失配,進而可以提高空穴的輸運能力,因此,該波段響應提升,但當RH過高(RH=10)時,H等離子體會在一定程度上刻蝕i-a-SiOx:H buffer層,反而增加了界面處的缺陷,因此響應降低。而在550-800nm范圍的長波段,適當?shù)奶岣邭湎♂?理論上雖然Eg會升高,會造成長波段的響應降低,但在一定程度上會提高Si-H鍵的成分比例,提高吸收層的質量,進而降低體復合,所以宏觀體現(xiàn)的響應提高[23-24]。這就可以解釋在RH=7.5時Jsc最高。經(jīng)計算可得,RH為6.5、7、7.5和10時,EQE積分電流密度分別為13.23mA/cm2、13.71mA/cm2、13.97mA/cm2、13.29mA/cm2。最終我們得到在RH=7時,EQE積分電流為13.71mA/cm2,EQE積分電流密度標定后非晶硅太陽電池效率為7.74%。3 結論

【參考文獻】：
期刊論文
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