n型掺杂层结构对n-i-p型微晶硅电池性能和光致衰退特性的影响

卢鹏; 侯国付; 袁育杰; 杨瑞霞; 赵颖

doi:10.7498/aps.59.4330

摘要

采用射频化学气相沉积法,制备了一系列具有不同晶化率n型掺杂层的n-i-p结构微晶硅薄膜太阳电池.发现本征层的结构很大程度上依赖于n型掺杂层的结构，特别是n/i界面处的孵化层厚度以及本征层的晶化率.该系列太阳电池在100 mW/cm2的白光下照射400 h，实验结果证实了本征层晶化率最大（Xc(i)=65%）的电池性能表现出最低的光致衰退率.拥有非晶/微晶过渡区n型掺杂层的电池（本征层晶化率Xc(i)=54%）分别

关键词:

Abstract

A series of n-i-p microcrystalline silicon thin film solar cells with different values of crystalline volume fraction Xc of n-type layers are prepared by radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition. It is found that the structure of intrinsic layer is strongly dependent on the structure of n-type layer, especially the incubation layer thickness at n/i interface and Xc of intrinsic layer. This series of solar cells were light-soaked under 100 mW/cm2 for 400 h. The experiment results demonstrate that the solar cell with the highest Xc of intrinsic layer (Xc(i)=65%) has the lowest light-induced degradation ratio. Then the solar cell with n-type layer deposited in an amorphous silicon/microcrystalline silicon transition region (Xc(i) =54%) is light-soaked under the irradiations of white light, red light and blue light with the same light intensities, separately. After 400 h light-soaking, the light degradation ratio is only 2% for the red light irradiation, while it is 8% for the blue light irradiation.

Keywords:

作者及机构信息

(1)河北工业大学信息工程学院，天津 300130; (2)南开大学光电子薄膜技术与器件研究所，天津 300071; (3)南开大学光电子薄膜技术与器件研究所，天津 300071；河北工业大学信息工程学院，天津 300130

基金项目: 国家重点基础研究发展计划（批准号：2006CB202602，2006CB202603）、科学技术部国际科技合作计划（批准号：2009DFA62580）、国家高技术研究发展计划（批准号：2009AA050602）和天津市国家科技计划配套基金（批准号：07QTPTJC29500）资助的课题.

Authors and contacts

(1)河北工业大学信息工程学院，天津 300130; (2)南开大学光电子薄膜技术与器件研究所，天津 300071; (3)南开大学光电子薄膜技术与器件研究所，天津 300071；河北工业大学信息工程学院，天津 300130

参考文献

[1]	［1］Han X Y, Geng X H, Hou G F, Zhang X D, Li G J, Yuan Y J, Wei C C, Sun J, Zhang D K, Zhao Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 1344 ( in Chinese ) ［韩晓艳、耿新华、侯国付、张晓丹、李贵君、袁育杰、魏长春、孙建、张德坤、赵颖 2009 58 1344］
[2]	［2］Kondo M, Matsui T, Nasuno Y 2006 Thin Solid Films 501 243
[3]	［3］Hou G F, Xue J M, Sun J, Guo Q C, Zhang D K, Ren H Z, Zhao Y, Geng X H, Li Y G 2007 Acta Phys. Sin. 56 1177 ( in Chinese ) ［侯国付、薛俊明、孙建、郭群超、张德坤、任慧志、赵颖、耿新华、李乙钢 2007 56 1177］
[4]	［4］Yuan Y J, Hou G F, Xue J M, Han X Y, Liu Y Z, Yang X Y, Liu L J, Dong P, Zhao Y, Geng X H 2008 Acta Phys. Sin. 57 3892 ( in Chinese ) ［袁育杰、侯国付、薛俊明、韩晓艳、刘云周、杨兴云、刘丽杰、董培、赵颖、耿新华 2008 57 3892］
[5]	［5］Hou G F, Xue J M, Guo Q C, Sun J, Zhao Y, Geng X H, Li Y G 2007 Chin. Phys. 16 553
[6]	［6］Vallat-Sauvain E, Bailar J, Meier J, Niquille X, Kroll U, Shah A 2005 Thin Solid Films 485 77
[7]	［7］Wagner H, Beyer W 1983 J. Non-Cryst. Solids 59—60 161
[8]	［8］Han X Y, Geng X H, Hou G F, Zhang X D, Li G J, Yuan Y J, Wei C C, Sun J, Zhang D K, Zhao Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 1344 ( in Chinese ) ［韩晓艳、耿新华、侯国付、张晓丹、李贵君、袁育杰、魏长春、孙建、张德坤、赵颖 2009 58 1344］
[9]	［9］Klein S, Finger F, Carius R, Dylla T, Rech B, Grimm M, Houben L, Stutzmann M 2003 Thin Solid Films 430 202
[10]	］Wronski C R 1996 Sol. Energy Mater. 41—42 427
[11]	］Sculati-Meillaud F 2006 Ph. D. Dissertation (Swiss：Université de Neuchtel)

施引文献

[1]	［1］Han X Y, Geng X H, Hou G F, Zhang X D, Li G J, Yuan Y J, Wei C C, Sun J, Zhang D K, Zhao Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 1344 ( in Chinese ) ［韩晓艳、耿新华、侯国付、张晓丹、李贵君、袁育杰、魏长春、孙建、张德坤、赵颖 2009 58 1344］
[2]	［2］Kondo M, Matsui T, Nasuno Y 2006 Thin Solid Films 501 243
[3]	［3］Hou G F, Xue J M, Sun J, Guo Q C, Zhang D K, Ren H Z, Zhao Y, Geng X H, Li Y G 2007 Acta Phys. Sin. 56 1177 ( in Chinese ) ［侯国付、薛俊明、孙建、郭群超、张德坤、任慧志、赵颖、耿新华、李乙钢 2007 56 1177］
[4]	［4］Yuan Y J, Hou G F, Xue J M, Han X Y, Liu Y Z, Yang X Y, Liu L J, Dong P, Zhao Y, Geng X H 2008 Acta Phys. Sin. 57 3892 ( in Chinese ) ［袁育杰、侯国付、薛俊明、韩晓艳、刘云周、杨兴云、刘丽杰、董培、赵颖、耿新华 2008 57 3892］
[5]	［5］Hou G F, Xue J M, Guo Q C, Sun J, Zhao Y, Geng X H, Li Y G 2007 Chin. Phys. 16 553
[6]	［6］Vallat-Sauvain E, Bailar J, Meier J, Niquille X, Kroll U, Shah A 2005 Thin Solid Films 485 77
[7]	［7］Wagner H, Beyer W 1983 J. Non-Cryst. Solids 59—60 161
[8]	［8］Han X Y, Geng X H, Hou G F, Zhang X D, Li G J, Yuan Y J, Wei C C, Sun J, Zhang D K, Zhao Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 1344 ( in Chinese ) ［韩晓艳、耿新华、侯国付、张晓丹、李贵君、袁育杰、魏长春、孙建、张德坤、赵颖 2009 58 1344］
[9]	［9］Klein S, Finger F, Carius R, Dylla T, Rech B, Grimm M, Houben L, Stutzmann M 2003 Thin Solid Films 430 202
[10]	］Wronski C R 1996 Sol. Energy Mater. 41—42 427
[11]	］Sculati-Meillaud F 2006 Ph. D. Dissertation (Swiss：Université de Neuchtel)

[1]	方家, 李双亮, 许盛之, 魏长春, 赵颖, 张晓丹. 高速微晶硅薄膜沉积过程中的等离子体稳态研究. , 2013, 62(16): 168103. doi: 10.7498/aps.62.168103
[2]	侯国付, 卢鹏, 韩晓艳, 李贵君, 魏长春, 耿新华, 赵颖. 提高非晶硅/微晶硅叠层太阳电池光稳定性的研究. , 2012, 61(13): 138401. doi: 10.7498/aps.61.138401
[3]	侯国付, 薛俊明, 袁育杰, 张晓丹, 孙建, 陈新亮, 耿新华, 赵颖. 高压射频等离子体增强化学气相沉积制备高效率硅薄膜电池的若干关键问题研究. , 2012, 61(5): 058403. doi: 10.7498/aps.61.058403
[4]	李天微, 刘丰珍, 朱美芳. 射频激发热丝化学气相沉积制备硅薄膜过程中光发射谱的研究. , 2011, 60(1): 018103. doi: 10.7498/aps.60.018103
[5]	郑新霞, 张晓丹, 杨素素, 王光红, 许盛之, 魏长春, 孙建, 耿新华, 熊绍珍, 赵颖. 单室沉积非晶硅/非晶硅/微晶硅三叠层太阳电池的研究. , 2011, 60(6): 068801. doi: 10.7498/aps.60.068801
[6]	张晓丹, 孙福和, 许盛之, 王光红, 魏长春, 孙建, 侯国付, 耿新华, 熊绍珍, 赵颖. 单室沉积p-i-n型微晶硅薄膜太阳电池性能优化的研究. , 2010, 59(2): 1344-1348. doi: 10.7498/aps.59.1344
[7]	孙福河, 张晓丹, 王光红, 许盛之, 岳强, 魏长春, 孙建, 耿新华, 熊绍珍, 赵颖. 硼对沉积本征微晶硅薄膜特性的影响. , 2009, 58(2): 1293-1297. doi: 10.7498/aps.58.1293
[8]	邱胜桦, 陈城钊, 刘翠青, 吴燕丹, 李平, 林璇英, 黄翀, 余楚迎. 氢稀释对高速生长纳米晶硅薄膜晶化特性的影响. , 2009, 58(1): 565-569. doi: 10.7498/aps.58.565
[9]	彭文博, 刘石勇, 肖海波, 张长沙, 石明吉, 曾湘波, 徐艳月, 孔光临, 俞育德. 微晶硅薄膜带隙态及微结构的研究. , 2009, 58(8): 5716-5720. doi: 10.7498/aps.58.5716
[10]	张勇, 刘艳, 吕斌, 汤乃云, 王基庆, 张红英. 前端接触势垒高度对非晶硅和微晶硅异质结太阳电池的影响. , 2009, 58(4): 2829-2835. doi: 10.7498/aps.58.2829
[11]	韩晓艳, 侯国付, 李贵君, 张晓丹, 袁育杰, 张德坤, 陈新亮, 魏长春, 孙健, 耿新华. 低速p/i界面缓冲层对高速沉积微晶硅太阳电池性能的影响. , 2008, 57(8): 5284-5289. doi: 10.7498/aps.57.5284
[12]	袁育杰, 侯国付, 薛俊明, 韩晓艳, 刘云周, 杨兴云, 刘丽杰, 董培, 赵颖, 耿新华. 微晶硅n-i-p太阳电池中n型掺杂层对本征层结构特性的影响. , 2008, 57(6): 3892-3897. doi: 10.7498/aps.57.3892
[13]	杨仕娥, 文黎巍, 陈永生, 汪昌州, 谷锦华, 郜小勇, 卢景霄. 衬底温度和硼掺杂对p型氢化微晶硅薄膜结构和电学特性的影响. , 2008, 57(8): 5176-5181. doi: 10.7498/aps.57.5176
[14]	侯国付, 薛俊明, 孙建, 郭群超, 张德坤, 任慧志, 赵颖, 耿新华, 李乙钢. 高压PECVD技术沉积硅基薄膜过程中硅烷状态的研究. , 2007, 56(2): 1177-1181. doi: 10.7498/aps.56.1177
[15]	郭群超, 耿新华, 孙建, 魏长春, 韩晓艳, 张晓丹, 赵颖. 气体滞留时间对高速沉积的微晶硅薄膜性能的影响分析. , 2007, 56(5): 2790-2795. doi: 10.7498/aps.56.2790
[16]	陈永生, 郜小勇, 杨仕娥, 卢景霄, 谷锦华. 沉积温度对微晶硅薄膜结构特性的影响. , 2007, 56(7): 4122-4126. doi: 10.7498/aps.56.4122
[17]	余云鹏, 林璇英, 林舜辉, 黄锐. 光照和偏压对微晶硅薄膜室温电导的影响. , 2006, 55(4): 2038-2043. doi: 10.7498/aps.55.2038
[18]	郜小勇, 李瑞, 陈永生, 卢景霄, 刘萍, 冯团辉, 王红娟, 杨仕娥. 微晶硅薄膜的结构及光学性质的研究. , 2006, 55(1): 98-101. doi: 10.7498/aps.55.98
[19]	张晓丹, 赵颖, 朱锋, 魏长春, 吴春亚, 高艳涛, 侯国付, 孙建, 耿新华, 熊绍珍. VHF-PECVD低温制备微晶硅薄膜的拉曼散射光谱和光发射谱研究. , 2005, 54(1): 445-449. doi: 10.7498/aps.54.445
[20]	张世斌, 孔光临, 徐艳月, 王永谦, 刁宏伟, 廖显伯. 微量硼掺杂非晶硅的瞬态光电导衰退及其光致变化. , 2002, 51(1): 111-114. doi: 10.7498/aps.51.111

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