非晶硅太阳电池的衰减与退火.pdf

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1、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-tangZHAOHuiZHENGJunJIAZhao-binZOU

2、Bang-tao(Harbin-ChronarSolarEnergyElectricityCorporationHarbin150046China)Abstract:Thecauseofunstabilityina-Si:Hsolarcellsisintroducedinthispaper,andthetechniquewhichcanimprovethestabilityofa-Si:Hmaterial.Wehavealight-induceddegradationtestona-Si:Hsolarcell,andshowtheimprovementon

3、deviceperformancebycurrentinjectionandheatannealing.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应

4、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-Si电池效率

5、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170200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1/3a-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March2002SemiconductorTechnologyVol.27No.365降低了材料和电池的性能实验证明光致氢原子团的流量可达1012/cm3大

6、流量氢原子团可衰退较小的a-Si:H材料应只含Si-H键而不含多增加材料生长表面的均匀性使选择性化学反应氢键合弱键微空洞杂质也是光致亚稳缺陷发生并且通过对材料表面的腐蚀作用消除Si产生的原因因此要提高非晶硅太阳电池的稳定Si键效率首先要获得高稳定性的i-a-Si:H材料在3.3掺入惰性气体法制备技术和制备工艺方面为了减少非晶硅膜中T.Komarh等人[5]报道了280以上温度Ar+的H含量和缺陷态密度使其形成稳定的SiSi化学退火技术对a-Si:H太阳电池结构的改善活键和SiH键网格结构最成熟的技术是在沉积性Ar+轰击流以释放覆盖在生长表面的氢原子膜的过程

7、中用H稀释反应气体法电池效率的光2并使结构松驰利用对衬底温度沉积时间致衰退率可从25%以下降至20%以下而且可以Ar+处理时间的选择改变带隙用多次连续的重缩短达到稳定的时间采用绒面上电极和多层背反复沉积和Ar+处理制作太阳电池厚膜使开路电射电极以增加光在i层的吸收率也可提高稳定效压和填充因子得到显著改善Sato等人[5]报道了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层的厚度使每个子电池的内电场增强增强了各子电池的收集效率多带隙结构又可扩3.4叠层电池技术展光谱响应范

8、围使电池的稳定效率得到提高为了获得高效率高稳定性的太阳电池近由于p