侵权投诉
当前位置:

OFweek太阳能光伏网

光伏生产设备

正文

晶体硅薄膜太阳电池中位错制约的开路电压

导读: 晶体硅薄膜太阳电池(2-10um厚)因其高效低成本的特点,有望替代目前光伏市场中和硅片基电池相竞争的其它薄膜技术。硅薄膜在借鉴硅领域已有的科学知识和制造知识的同时,可以避免硅片制造环节的高成本。

  前言

  晶体硅薄膜太阳电池(2-10um厚)因其高效低成本的特点,有望替代目前光伏市场中和硅片基电池相竞争的其它薄膜技术。硅薄膜在借鉴硅领域已有的科学知识和制造知识的同时,可以避免硅片制造环节的高成本。然而,和硅片相比,低成本的硅薄膜制备技术通常需要较低的晶体生长温度或相应的薄层化处理,这往往会导致晶体质量的下降,主要表现为:点缺陷和位错密度的增加、孪晶间/晶界间的结合(尽管这些缺陷密度要低于多晶硅和纳米晶硅薄膜1-5)。为此,我们有必要弄清这些在晶体质量上付出的"代价"对电池性能的影响程度。以单晶籽晶模板层上,热丝化学气相沉积(HWCVD)法生长的未经钝化的硅外延薄膜为例,我们已经证明了当缺陷密度在104-107cm-2范围内时,位错是主要的复合路径,同时还制约了有效少数载流子的扩散长度Leff6。本文以HWCVD外延晶体硅薄膜电池为例,简述利用经验模型确定开路电压Voc和位错密度Nd间关系的方法。然后将这些认识用于理解各种薄膜硅太阳电池的性能制约机制。

  实验

  在和显示器玻璃兼容的温度范围内,利用HWCVD在重掺杂(砷:2x1019cm-3)硅衬底上生长2um厚的晶硅电池,用以确定开路电压Voc和位错密度Nd间关系。器件结构如图1所示。在之前发表的文章中,我们报道了生长过程中衬底温度TG会强烈影响螺型位错密度,所以本次实验我们通过改变TG来调控Nd7。通过磷烷气流或是生长腔体内残余磷的再沉积,可以刻意或非刻意的实现吸收层的n型掺杂。利用电容电压法(CV)测定的成品电池的标称掺杂密度大约为1016cm-3,但不同电池的精确值有所差别。用HWCVD生成本征/重掺P型(i/p+)氢化非晶硅发射极,i区厚度3nm,p+区厚度15nm,用氧化铟锡(ITO)透明导电玻璃作为前接触。关于HWCVD外延沉积7-9和异质结沉积10的细节信息可以在其他文献中查找。快速热退火、热氢化以及光俘获等沉积后处理技术通常用以提高薄膜晶体硅太阳电池的性能,但本文中所有样品都没有应用这些技术。开路电压Voc通过电容电压法(CV)测定,位错密度Nd通过FEINova600场发射扫描电镜(FESEM)的电子束诱生电流(EBIC)测定。电池基区的少数载流子扩散长度Leff值通过内量子效率(IQE)数据确定11-13。

  讨论

  图2(a)中的实验数据揭示:在位错密度为105-107cm-2的范围内,开路电压Voc和位错密度Nd呈对数关系。图2(b)和2(c)是两个电池典型的EBIC图像。为了获得有意义的统计信息,每个样品都选取跨越整个样品的数个位错,在其周围100umx100um的区域内进行测试,发现Nd保持相对不变。观察到EBIC有一些衰减,这可能是由于硅外延层中的杂质的充电行为所导致,因为在高纯硅片上制备的硅异质结太阳电池器件中(ITO/a-Si/c-Si/Al,ITO透明导电玻璃/非晶硅/晶硅/铝),并没有观察到类似的行为。可以通过在释放积累电荷的环境条件下测试和采用快扫描速度将这种影响降到最低。图2(d)中的EBIC线扫描(实线)结果表明:典型的螺型位错(图2(c)中的虚线框所示)的峰值电流强度损失大概为10%-30%。相对应的器件表征结果见表1。

1  2  3  4  5  下一页>  
声明: 本文由入驻OFweek公众平台的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

OFweek品牌展厅

365天全天候线上展厅

我要展示 >
  • 光伏系统
  • 逆变器
  • 薄膜
  • 猎头职位
更多
文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号