非晶硅太阳电池的衰减与退火

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1、支撑技术非晶硅太阳电池的衰减与退火吕宝堂，赵晖，郑君，贾兆滨，邹邦涛（哈尔滨克罗拉太阳能电力公司，黑龙江哈尔滨150046）摘要：讨论了影响非晶硅太阳电池稳定性的因素，介绍了改善非晶硅材料稳定性的方法，进行了非晶硅太阳电池光致衰减测试。描述了电流注入退火和热退火对非晶硅太阳电池性能的改善。关键词：非晶硅；太阳电池；衰减；退火中图分类号：TM914.4+1文献标识码：A文章编号：1003-353X(2002)07-0065-03DegradationandannealingofamorphoussiliconsolarcellLüBao-tang，ZHAOHui，ZHENGJun，

2、JIAZhao-bin，ZOUBang-tao(Harbin-ChronarSolarEnergyElectricityCorporationHarbin150046，China)Abstract:Thecauseofunstabilityina-Si:Hsolarcellsisintroducedinthispaper,andthetechniquewhichcanimprovethestabilityofa-Si:Hmaterial.Wehavealight-induceddegradationtestona-Si:Hsolarcell,andshowtheimproveme

3、ntondeviceperformancebycurrentinjectionandheatannealing.Keywords:amorphoussilicon;solarcell;degradation;annealing各种衬底上制作，国内已在塑料衬底上制备了柔1引言[2]性衬底a-Si太阳电池。然而从80年代到90年代基于非晶硅太阳电池的低成本、便于大面积中期，a-Si太阳电池处于维持阶段，这主要是由连续生产等优点，它一诞生便显示出强大的生命于a-Si太阳电池效率的光致衰退效应使其应用被限力。1976年研制出第一个非晶硅太阳电池，1980制在消费产品和通信方面，而更广泛地

4、应用应该年实现了商品化。日本三洋电气公司1980年利用是功率型应用，即解决能源结构方面的应用。针a-Si太阳电池率先制成计算器电源[1]，接着便实现对应用中存在的上述问题，必须提高a-Si太阳电池了工业化生产，并把产品打入世界市场。由于a-的稳定效率。Si:H材料优越的短波响应特性，使其在计算器、2提高非晶硅太阳电池稳定性的研手表等荧光灯下工作的微功耗电子产品中占据很大优势。在80年代即取得了可观的利润，并占有很究大的市场。国内克罗拉公司在90年代初，也研制实验研究证明，非晶硅太阳电池光衰退的主出了计算器用非晶硅太阳电池。要因素是本征层的S-W效应和p/i界面的衰退。S-随着a-

5、Si电池效率的不断提高，其应用领域W效应就是非晶硅及其合金的光暗电导率随光照时不断扩大，已从计算器、手表等弱光下应用扩大间加长而减小，经170～200℃退火2小时，又可到多种消费品电源及功率应用领域，产量也迅速恢复原状。它是a-Si:H材料结构的一种光致亚稳增加。到80年代中期，a-Si太阳电池的年销售量变化效应，即光照使a-Si:H材料产生中性悬挂键已超过世界光伏总销量的1/3。a-Si太阳电池能在等亚稳态缺陷。这些缺陷起复合中心作用，从而July2002SemiconductorTechnologyVol.27No.765支撑技术降低了材料和电池的性能。实验证明，光致衰退较增

6、加材料生长表面的均匀性，使选择性化学反应发小的a-Si:H材料应只含Si-H键，而不含多氢键生，并且通过对材料表面的腐蚀作用消除Si—Si合。弱键、微空洞，杂质也是光致亚稳缺陷产生键。的原因。因此要提高非晶硅太阳电池的稳定效率，3.3掺入惰性气体法首先要获得高稳定性的i-a-Si:H材料。在制备技T.Komarh等人[5]报道了280℃以上温度，Ar+术和制备工艺方面，为了减少非晶硅膜中的H含量化学退火技术对a-Si:H太阳电池结构的改善。活和缺陷态密度，使其形成稳定的Si—Si键和Si—性Ar+轰击流以释放覆盖在生长表面的氢原子，H键网格结构，最成熟的技术是在沉积膜的过程中并使

7、结构松驰。利用对衬底温度、沉积时间、用H稀释反应气体法。电池效率的光致衰退率可从2+Ar处理时间的选择改变带隙，用多次连续的重25%以下降至20%以下，而且可以缩短达到稳定的复沉积和Ar+处理制作太阳电池厚膜，使开路电时间。采用绒面上电极和多层背反射电极以增加光压和填充因子得到显著改善。Sato等人[5]报道了在i层的吸收率，也可提高稳定效率。利用化学退火窄带隙a-Si:H，对顺序沉积n,i,p在电池结构方面，采用叠层结构，减薄每个层的a-Si:H太阳电池光伏性能的改善。子电池i