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第十四届中国光伏大会暨2014中国国际光伏展览会

作者：白立沙刘伯飞陈泽黄茜张德坤魏长春孙建赵颖张晓丹南开大学光电子薄膜器件与技术研究所南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津 300071

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备高速率微晶硅太阳电池,针对微晶硅材料在生长过程中存在纵向不均匀性而导致的电池光电性能随之下降的问题,通过对吸收层采用氢稀释梯度设计来调整本征层材料纵向结构,从而改善限... 详细信息

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备高速率微晶硅太阳电池,针对微晶硅材料在生长过程中存在纵向不均匀性而导致的电池光电性能随之下降的问题,通过对吸收层采用氢稀释梯度设计来调整本征层材料纵向结构,从而改善限制载流子输运特性.对不同梯度分布及其对电池性能的影响进行对比.研究发现,梯度设计的引入可有效调控本征层纵向结构,使本征层晶化率尽可能保持一致,同时提高了载流子的输运能力,提高电池的光电性能.通过对本征层梯度设计进一步优化,获得了初始转化效率为10.01％的单结微晶硅薄膜太阳电池.

关键词：微晶硅薄膜太阳电池本征层材料纵向结构梯度设计光电性能

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沉积气压和衬底温度对射频磁控溅射法制备的Mo薄膜结构特性及电学特性的影响

沉积气压和衬底温度对射频磁控溅射法制备的Mo薄膜结构特性及电学...

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第十四届中国光伏大会暨2014中国国际光伏展览会

作者：贺瑞霞张晓丹张力孙建张德坤魏长春赵颖南开大学光电子薄膜器件与技术研究所南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津 300071

本文采用射频磁控溅射法制备了铜铟镓硒(CIGS)电池中的金属钼(Mo)背电极,通过改变溅射气压(2 mTorr-12 mTorr)和衬底温度(室温--250 ℃),研究单层Mo 膜的结构特性和电学特性的变化。利用AFM,SEM,XRD 和Hall 等测试手段对薄膜进行了表面... 详细信息

本文采用射频磁控溅射法制备了铜铟镓硒(CIGS)电池中的金属钼(Mo)背电极,通过改变溅射气压(2 mTorr-12 mTorr)和衬底温度(室温--250 ℃),研究单层Mo 膜的结构特性和电学特性的变化。利用AFM,SEM,XRD 和Hall 等测试手段对薄膜进行了表面形貌、微观结构和电学特性的测试。

关键词：射频磁控溅射 Mo薄膜气压温度 CIGS

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衬底温度和沉积气压对射频磁控溅射制备的Mo薄膜结构特性及电学特性的影响

衬底温度和沉积气压对射频磁控溅射制备的Mo薄膜结构特性及电学特...

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第十四届中国光伏大会暨2014中国国际光伏展览会

作者：贺瑞霞张晓丹张力许盛之孙建张德坤魏长春赵颖南开大学光电子薄膜器件与技术研究所南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津 300071

本文采用射频磁控溅射法制备了铜铟镓硒(CIGS)电池中的金属钼(Mo)背电极.分别研究了衬底温度(室温-250)和沉积气压(2mTorr-12mTorr)对Mo薄膜的结构特性和电学特性的影响.利用AFM,XRD和Hall等测试手段对薄膜进行了表面形貌、微观结构和... 详细信息

本文采用射频磁控溅射法制备了铜铟镓硒(CIGS)电池中的金属钼(Mo)背电极.分别研究了衬底温度(室温-250)和沉积气压(2mTorr-12mTorr)对Mo薄膜的结构特性和电学特性的影响.利用AFM,XRD和Hall等测试手段对薄膜进行了表面形貌、微观结构和电学特性表征.实验结果表明:衬底温度和沉积气压对于薄膜的结晶取向和形貌有明显的影响,其中温度在小范围内影响了(211)峰的强度,使得两个峰的强度比(I110/I211)有所变化.本实验中最适宜的条件是200,3mTorr,350W,此时薄膜峰强度比值适当,电阻率最小.

关键词：太阳能电池铜铟镓硒薄膜射频磁控溅射法结构特性电学特性

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Cu含量对三步共蒸发法制备的Cu(In1-x,Cax)Se2薄膜材料结构及电学特性的影响

Cu含量对三步共蒸发法制备的Cu(In1-x,Cax)Se2薄膜材料结构及电学...

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第十四届中国光伏大会暨2014中国国际光伏展览会

作者：葛阳张晓丹许盛之张力孙顶贺瑞霞陈泽王宁魏长春赵颖南开大学薄膜器件与技术研究所天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津 300071

Cu/(In+Ga)(Cu/Ⅲ)对Cu(In1-x,Cax)Se2(CIGS)薄膜材料结构和电学性能有很大影响,同时也是影响器件性能的重要因素.本文采用“三步共蒸发”工艺在覆有金属钼(Mo)层的钠钙玻璃上制备多晶CIGS薄膜材料及器件.XRD分析可知,CIGS薄膜展现出(1... 详细信息

Cu/(In+Ga)(Cu/Ⅲ)对Cu(In1-x,Cax)Se2(CIGS)薄膜材料结构和电学性能有很大影响,同时也是影响器件性能的重要因素.本文采用“三步共蒸发”工艺在覆有金属钼(Mo)层的钠钙玻璃上制备多晶CIGS薄膜材料及器件.XRD分析可知,CIGS薄膜展现出(112)、(220/204)等黄铜矿结构的特征峰,CIGS薄膜以(112)择优取向生长,贫Cu和富Cu的薄膜中分别存在Cu(In,Ga)3Se5和Cu2-xSe二次相.SEM分析表明,贫Cu的CIGS薄膜呈现三角状结构,晶粒细小.随着Cu/III接近化学计量比,CIGS薄膜表面紧凑致密,晶粒尺寸增大,这种结构有利于载流子的输运,降低晶界复合.富Cu的CIGS薄膜表面松散,存在着大颗粒Cu2-xSe相.通过上述研究,发现Cu/III处于0.85-0.92之间时,CIGS薄膜的结晶质量最优,且不存在二次相.最后,采用不同Cu/III比例的CIGS薄膜制备太阳电池,当Cu/III=0.92时,制备的太阳电池效率最高达到15.21％.

关键词：太阳能电池铜铟镓硒薄膜材料三步共蒸发法结构表征电学性能铜含量

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PIN型和NIP型硅薄膜太阳电池中绒面陷光结构和陷光性能研究

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物理学报 2013年第12期62卷 1-7页

作者：于晓明赵静侯国付张建军张晓丹赵颖南开大学光电子薄膜器件与技术研究所光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

对于硅薄膜太阳电池来说,无论是PIN型还是NIP型太阳电池,采用绒面陷光结构来提高入射光的有效利用率是提高太阳电池效率的重要方法之一.本文采用标度相干理论对PIN和NIP型电池的绒面结构的陷光性能进行了数值模拟.结果表明:PIN电池中前... 详细信息

对于硅薄膜太阳电池来说,无论是PIN型还是NIP型太阳电池,采用绒面陷光结构来提高入射光的有效利用率是提高太阳电池效率的重要方法之一.本文采用标度相干理论对PIN和NIP型电池的绒面结构的陷光性能进行了数值模拟.结果表明:PIN电池中前电极和NIP电池中背电极衬底粗糙度分别为160和40nm时可获得理想的陷光效果;在不同粗糙度背电极衬底上制备a-SiGe:H电池发现,使用40和61.5nm背电极可获得相当的短路电流密度,理论分析和实验得到了一致的结果.

关键词：陷光结构光散射能力标量相干理论硅基薄膜太阳电池

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微晶硅锗太阳电池本征层纵向结构的优化

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物理学报 2013年第3期62卷 223-229页

作者：曹宇张建军李天微黄振华马峻倪牮耿新华赵颖南开大学光电子薄膜器件与技术研究所光电信息技术科学教育部重点实验室光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室天津300071

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,研究了辉光功率对微晶硅锗材料结构特性和光电特性的影响,提出使用功率梯度的方法制备微晶硅锗薄膜太阳电池本征层.优化后的微晶硅锗本征层不仅保持了晶化率纵向分布的均匀性,而且形成了沿生长方... 详细信息

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,研究了辉光功率对微晶硅锗材料结构特性和光电特性的影响,提出使用功率梯度的方法制备微晶硅锗薄膜太阳电池本征层.优化后的微晶硅锗本征层不仅保持了晶化率纵向分布的均匀性,而且形成了沿生长方向由宽到窄的渐变带隙分布,使电池的填充因子和短路电流密度都得到了提高.采用此方法制备的非晶硅/微晶硅锗双结叠层电池转换效率达到了9.54%.

关键词：微晶硅锗辉光功率带隙调节太阳电池

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低温超薄高效Cu(In,Ga)Se_2太阳电池的实现

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物理学报 2013年第4期62卷 479-486页

作者：韩安军孙云李志国李博研何静靖张毅刘玮南开大学光电子薄膜器件与技术研究所光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

衬底温度保持恒定,在Se气氛下按照一定的元素配比顺序蒸发Ga,In,Cu制备厚度约为0.7μm的Cu(In0.7Ga0.3)Se2(CIGS)薄膜.利用X射线衍射仪分析薄膜的晶体结构及物相组成,扫描电子显微镜表征薄膜形貌及结晶质量,二次离子质谱仪测试薄膜内部... 详细信息

衬底温度保持恒定,在Se气氛下按照一定的元素配比顺序蒸发Ga,In,Cu制备厚度约为0.7μm的Cu(In0.7Ga0.3)Se2(CIGS)薄膜.利用X射线衍射仪分析薄膜的晶体结构及物相组成,扫描电子显微镜表征薄膜形貌及结晶质量,二次离子质谱仪测试薄膜内部元素分布,拉曼散射谱分析薄膜表面构成,带积分球附件的分光光度计测量薄膜光学性能.研究发现在Ga-In-Se预制层内,In主要通过晶界扩散引起Ga/(Ga+In)分布均匀化.衬底温度高于450C时,薄膜呈现单一的Cu(In0.7Ga0.3)Se2相;低于400C,薄膜存在严重的Ga的两相分离现象,且高含Ga相主要存在于薄膜的上下表面;低于300C,薄膜结晶质量进一步恶化.薄膜表层的高含Ga相Cu(In0.5Ga0.5)Se2以小晶粒形式均匀分布于薄膜表面,增加了薄膜的粗糙度,在电池内形成陷光结构,提高了超薄电池对光的吸收.加上带隙值较小的低含Ga相的存在,使电池短路电流密度得到较大改善.衬底温度在550C—350C变化时,短路电流密度JSC是影响超薄电池转换效率的主要因素;而衬底温度Tsub低于300C时,开路电压VOC和填充因子FF降低已成为电池性能减退的主要原因.Tsub为350C时制备的0.7μm左右的超薄CIGS电池转换效率达到了10.3%.

关键词： Cu(In Ga)Se2薄膜衬底温度超薄太阳电池

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非晶硅界面缓冲层对非晶硅锗电池性能的影响

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物理学报 2013年第24期62卷 366-372页

作者：刘伯飞白立沙张德坤魏长春孙建侯国付赵颖张晓丹南开大学光电子薄膜器件与技术研究所光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

针对非晶硅锗电池本征层高锗含量时界面带隙失配以及高界面缺陷密度造成电池开路电压和填充因子下降的问题,通过在PI界面插入具有合适带隙的非晶硅缓冲层,不仅有效缓和了带隙失配,降低界面复合,同时也通过降低界面缺陷密度改善内建电场... 详细信息

针对非晶硅锗电池本征层高锗含量时界面带隙失配以及高界面缺陷密度造成电池开路电压和填充因子下降的问题,通过在PI界面插入具有合适带隙的非晶硅缓冲层,不仅有效缓和了带隙失配,降低界面复合,同时也通过降低界面缺陷密度改善内建电场分布,从而提高了电池的收集效率.进一步引入IN界面缓冲层以及对非晶硅锗本征层进行能带梯度设计,在仅采用Al背电极时,单结非晶硅锗电池转换效率达8.72%.

关键词：非晶硅缓冲层非晶硅锗薄膜太阳电池带隙界面

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等离子体活化硒对电沉积Cu-In-Ga金属预制层硒化的影响

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物理学报 2013年第7期62卷 516-523页

作者：张超敖建平姜韬孙国忠周志强孙云南开大学光电子薄膜器件与技术研究所天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

使用等离子体活化硒源对电沉积制备的Cu-In-Ga金属预制层进行了硒化处理时,发现等离子体功率对Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)晶粒的生长有重要影响,当等离子体功率为75W时,制备出单一Cu(In0.7Ga0.3)Se2相的CIGS薄膜.通过对不同衬底温度的等离... 详细信息

使用等离子体活化硒源对电沉积制备的Cu-In-Ga金属预制层进行了硒化处理时,发现等离子体功率对Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)晶粒的生长有重要影响,当等离子体功率为75W时,制备出单一Cu(In0.7Ga0.3)Se2相的CIGS薄膜.通过对不同衬底温度的等离子体活化硒源硒化的CIGS薄膜进行了研究与分析,并与普通硒化后的薄膜进行对比,发现高活性硒在低温下会促进Ga-Se二元相的生成,从而有利于Cu(In0.7Ga0.3)Se2单相的生长.对等离子体硒化后的CIGS薄膜进行了电池制备,发现单相CIGS薄膜没有显著提高电池性能.通过优化工艺,所制备的CIGS电池效率达到了9.4%.

关键词： Cu(In0 7Ga0 3)Se2 电沉积 Cu-In-Ga金属预制层等离子体活化硒

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非晶硅锗电池性能的调控研究

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物理学报 2013年第20期62卷 536-541页

作者：刘伯飞白立沙魏长春孙建侯国付赵颖张晓丹南开大学光电子薄膜器件与技术研究所光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,研究了非晶硅锗薄膜太阳电池.针对非晶硅锗薄膜材料的本身特性,通过调控硅锗合金中硅锗的比例,实现了对硅锗薄膜太阳电池中开路电压和短路电流密度的分别控制.借助于本征层硅锗材料帯隙梯度的设计... 详细信息

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,研究了非晶硅锗薄膜太阳电池.针对非晶硅锗薄膜材料的本身特性,通过调控硅锗合金中硅锗的比例,实现了对硅锗薄膜太阳电池中开路电压和短路电流密度的分别控制.借助于本征层硅锗材料帯隙梯度的设计,获得了可有效用于多结叠层电池中的非晶硅锗电池.

关键词：非晶硅锗薄膜太阳电池短路电流密度开路电压带隙梯度

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