HWCVD制備硼摻雜氫化納米硅及銀納米粒子增強(qiáng)硅薄膜太陽電池光譜響應(yīng)的研究.pdf

1、硅薄膜太陽電池主要包括氫化非晶硅(a-Si:H)太陽電池、氫化納米硅(nc-Si:H)太陽電池以及由它們構(gòu)成的雙結(jié)或多結(jié)疊層太陽電池。硅薄膜太陽電池具有原材料豐富、耗材少、耗能小、無毒、低成本和易于大面積沉積等特點(diǎn)，是一種非常具有潛力實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的太陽電池。本文對(duì)熱絲化學(xué)氣相沉積(HWCVD)制備硼摻雜nc-Si:H及銀納米粒子增強(qiáng)硅薄膜太陽電池光譜響應(yīng)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： ⑴通過廣泛調(diào)節(jié)HWCVD的沉積參數(shù)，成功實(shí)現(xiàn)

2、了硼摻雜nc-Si:H從接近a-Si:H到高晶化率nc-Si:H的相轉(zhuǎn)變，并綜合采用拉曼(Raman)光譜、紅外光譜，特別是精密的霍爾(Hall)效應(yīng)測試以及二次離子質(zhì)譜(SIMS)等表征手段對(duì)樣品的微結(jié)構(gòu)、電學(xué)性質(zhì)、硼摻雜濃度以及它們之間的相互關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。結(jié)果表明，最高電導(dǎo)率的硼摻雜nc-Si:H并非是通常認(rèn)為的具有最高晶化率的樣品，而是具有中等晶化率的薄膜。HWCVD同時(shí)實(shí)現(xiàn)了硼摻雜nc-Si:H的高晶化率、高硼摻雜濃

3、度、高摻雜效率和高載流子濃度，解決了常用PECVD一直存在的困難。最后，HWCVD制備的p型nc-Si:H可以實(shí)現(xiàn)比PECVD樣品更高的電導(dǎo)率。這些成果展示了HWCVD比常用PECVD在制備高品化率和高電導(dǎo)率硼摻雜nc-Si:H上的優(yōu)勢，對(duì)進(jìn)一步提高硅薄膜太陽電池的轉(zhuǎn)換效率具有重要的指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。 ⑵采用易于大面積沉積的真空熱蒸發(fā)方法制備小顆粒銀納米粒子，通過創(chuàng)新性的將其集成在特殊結(jié)構(gòu)的a-Si:H太陽電池中，觀察到了納米

4、粒子對(duì)太陽電池在紅光和近紅外光波段光譜響應(yīng)的增強(qiáng)。同時(shí)，本文還對(duì)小顆粒銀納米粒子增強(qiáng)硅薄膜太陽電池光譜響應(yīng)的增強(qiáng)機(jī)理以及影響因素進(jìn)行了深入討論。該研究為采用新型的、非常具有吸引力的小顆粒金屬納米粒子增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)硅薄膜太陽電池的光譜響應(yīng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具有重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。 ⑶將真空熱蒸發(fā)制備的大顆粒銀納米粒子和銀納米結(jié)構(gòu)(大顆粒銀納米粒子相互連接)集成在n-i-p結(jié)構(gòu)的nc-Si:H和a-Si:H太陽電池內(nèi)部，使太陽電池在