基于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）技術(shù)制備非晶硅太陽(yáng)電池,通過(guò)微量調(diào)節(jié)氫稀釋?zhuān)≧_H）,研究其對(duì)本征非晶硅吸收層的光學(xué)帶隙及微結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)R_H由6.5增加到10時(shí),本征非晶硅吸收層的光學(xué)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(shí)達(dá)到最大值,此時(shí)的本征非晶硅薄膜的光學(xué)帶隙約為1.836eV,其電池效率達(dá)到8.4%(V_oc=897.2mV,J_sc=14.86mA/cm²,FF=62.96%)。實(shí)驗(yàn)表明R_H的提高并不能單調(diào)增加電池的效率。通過(guò)對(duì)微結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn),這主要是由于R_H過(guò)低或過(guò)高時(shí),其Si-H₂鍵成分比例較高,微結(jié)構(gòu)因子R較大,使得薄膜中缺陷較多所引起電池惡化導(dǎo)致的。 

【文章來(lái)源】：內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020年05期 北大核心

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【部分圖文】：

非晶硅太陽(yáng)電池截面電鏡圖

其中,I代表相應(yīng)子吸收峰的積分強(qiáng)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(qiáng)度面積來(lái)比較不同RH下氫原子含量。計(jì)算可得,隨著RH的升高,CH由11.8%提高到20.3%,這同時(shí)也證明了其光學(xué)帶隙隨RH增大而升高。同時(shí),微結(jié)構(gòu)因子R值大小是衡量薄膜致密性的重要參數(shù),一般認(rèn)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(jiàn),RH分別為6.5、7和10時(shí),相應(yīng)的R值分別為0.79、0.35和0.59。在RH=7時(shí),R值最小,說(shuō)明此時(shí)本征非晶硅膜的致密性最好。2.3 RH對(duì)非晶硅太陽(yáng)電池的影響

為了進(jìn)一部分析Jsc變化的原因,對(duì)樣品進(jìn)行了外量子效率(EQE)的測(cè)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(yīng)先增強(qiáng)后降低,其原因是:在適當(dāng)?shù)母邭湎♂屜?RH=7.5),高的Eg會(huì)降低i-a-SiOx:H buffer層/i-a-Si:H吸收層界面的帶階失配,進(jìn)而可以提高空穴的輸運(yùn)能力,因此,該波段響應(yīng)提升,但當(dāng)RH過(guò)高(RH=10)時(shí),H等離子體會(huì)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(yīng)降低。而在550-800nm范圍的長(zhǎng)波段,適當(dāng)?shù)奶岣邭湎♂?理論上雖然Eg會(huì)升高,會(huì)造成長(zhǎng)波段的響應(yīng)降低,但在一定程度上會(huì)提高Si-H鍵的成分比例,提高吸收層的質(zhì)量,進(jìn)而降低體復(fù)合,所以宏觀體現(xiàn)的響應(yīng)提高[23-24]。這就可以解釋在RH=7.5時(shí)Jsc最高。經(jīng)計(jì)算可得,RH為6.5、7、7.5和10時(shí),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(shí),EQE積分電流為13.71mA/cm2,EQE積分電流密度標(biāo)定后非晶硅太陽(yáng)電池效率為7.74%。3 結(jié)論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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