《低成本和高效率的多晶矽薄膜太陽能電池的研究》是依託浙江師範大學，由黃仕華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低成本和高效率的多晶矽薄膜太陽能電池的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃仕華
- 依託單位：浙江師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了獲得高轉化效率和低成本的玻璃襯底多晶矽薄膜太陽能電池，必須開發出低缺陷密度的多晶矽薄膜的低溫生長工藝，同時為了降低整個電池模組的製作成本，應綜合考慮單個電池的製作工藝和電池之間的互聯工藝的兼容性，因此，本項目從下面幾個方面展開研究：（1）設計鋁誘導玻璃表面粗化的光俘獲結構，增強電池表面對光的吸收；（2）採用鋁誘導非晶矽晶化作為多晶矽的種子層，研究晶化工藝與種子層質量的關係；（3）利用低溫外延加厚並固相晶化的方法獲得多晶矽薄膜，並利用電漿氫化處理以改善薄膜的電學輸運特性，探尋多晶矽薄膜中限制傳輸性質（如擴散長度）的因素（如晶粒尺寸、晶粒間界等）；（4）提出背接觸式的薄膜電池的電極設計方案，套用載流子輸運模型，研究電池的設計參數和材料特性等與電池的短路電流和開路電壓等特性參數之間的關係，以達到最佳化電池設計的目的，簡化電池的互聯工藝。
結題摘要
由於矽基薄膜太陽能電池（非晶矽、微晶矽及多晶矽薄膜電池等）的成本低，易於大規模生產，近年來得到迅速的發展，已被列入我國太陽能光伏產業“十二五”規劃的發展重點。由於多晶矽薄膜包含了很多缺陷，如何降低多晶矽薄膜中的缺陷態的密度和提高薄膜電池中的光俘獲是多晶矽薄膜電池的設計製作的關鍵，因此，我們提出了一種低缺陷密度的多晶矽薄膜的低溫生長工藝，降低了多晶矽薄膜電池的生產成本。在本項目中，我們從以下幾個方面進行了研究：（1）鋁誘導玻璃表面粗化的光俘獲結構的研究。沉積在康寧玻璃上的鋁膜，經過退火處理後，然後通過H3PO4和HF/HNO3混合溶液腐蝕，在玻璃表面形成了光俘獲結構。與普通的玻璃襯底相比，經過鋁誘導玻璃表面粗化處理的玻璃作為襯底的電池效率提高了5%左右，說明這種光俘獲結構的陷光效果比較明顯；（2）採用鋁誘導非晶矽晶化作為多晶矽的種子層。以玻璃為襯底，利用金屬誘導非晶矽晶化的方法，當退火時間為5小時、退火溫度為500℃時，非晶矽（a-Si）/鋁（Al）/玻璃結構轉變為Al/Al2O3/多晶矽（pc-Si）/玻璃結構，然後將表面多餘的金屬鋁和Al2O3用酸腐蝕掉，玻璃表面那層多晶矽可留下用來成長多晶矽薄膜的晶種層。（3）利用低溫外延加厚並固相晶化的方法獲得多晶矽薄膜。利用這種金屬誘導方法，可以低溫沉積晶粒尺寸大於10 μm、空穴遷移率大於20 cm2/V.s、空穴濃度大於1019 cm-3的多晶矽膜，此方法最大優點即生長溫度不高即可得質量較高的多晶矽薄膜。（4）利用電漿氫化處理以改善薄膜的電學輸運特性。在襯底溫度為500℃和射頻功率為10 W的電漿鈍化條件下，多晶矽薄膜的遷移率從24 cm2/V.s提高到28.5 cm2/V.s，提高了18%。（5）採用了背接觸式的薄膜電池的電極設計方案，減少由於傳統的前面電極帶來的光學損失，簡化了電池的互聯工藝。 我們以此多晶矽種子層為基底，利用電漿化學氣相沉積法（PECVD）研製多晶矽薄膜太陽能電池，其晶粒大小約10 m，目前實驗工作正持續進形中。此方法優點是多晶矽沉積速率快（大於0.5 nm/sec），在低於500℃的溫度下生長的晶粒尺寸較大，空穴遷移率較高，設備簡易，成本較低，有利於量產。目前完成的背接觸式多晶矽薄膜太陽電池雛型組件其初步結構為：鋁誘導表面粗化的玻璃/SiNx阻擋層和抗反射層/未摻雜的多晶矽種子層/
