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1、一种工艺简单的太阳电 池 T C O / S i 0 2 / S i 周之斌吴万松王永东曾为民陈东孙铁囤 研究 崔容强 ( 上海交通大学 物理系 太阳能研究所， 上海2 0 0 2 4 0 文翻:本文报 道了T O O / S 0 2 / S ，结 构为S I S的 太阳电 他初步研究结果. 特点是， 采用的工 艺 简 单 ， 盛 价 ， 它 们 分 别 是 热 氧 化S i 几 ， 常 压喷 涂( C V D ) S n O 2 ， 及 丝 网 印 刷 电 极， 重复 性 较 好 ， 电他开路电压，短路电流分别达5 2 0 m v , 1 0 4 m A , 效率为 8 % , 优化工艺，可
2、望性能有 较大 提商。 关镇润:S n 0 : 透明导电 服，S I S 结构 太阳 电池 0 引 言 太阳电池作为地面能像应用的研究目 标之一是简化工艺，降低成本。在异质结中间插入 一 层超薄绝缘层， 构成S I S 结 构的 太阳电池，由 于其结构具有明 显的 简单性， 工艺 廉价.曾 经一 度受到人 们的 重视， 但是制 作工艺 中控 制困 难， 成品率低， 影响 其发展 1 , 2 1 . 目 前， 我们 采用 廉价的T C O( 透明导电 氧化层) ， S n O 2 . 作为窗口 半导 体材料，同S i 叼S i 构成S I S 结构，获得该结构的太阳电池的初步光伏性能，实验细节如
3、下: 1 实验 1 . 1 P 型 硅片上生长S 场 层: 将带 有绒面 的 P 型0 . 5 Q . 的硅片 放入石英烧结炉中， 通以 氮气， 氧气的混 合气体， 加热到达5 5 0 C ，持续时间为2 5 m i n， 在该段时间内， 硅片上生长出一 层 S i 0 2 绝 缘层， 厚 度 约为2 0 1 : 实 验中 ， 观 察 硅 片 表 面 显 淡 黄 色 即 可 。 1 . 2 A P C V O法沉 积S n 0 2 导电 透明 层: 工艺 过程是:用S n C 1 4 , N H 4 F ，无水乙 醉，和 去离子水为原料. 按2 . 5: 0 . 5: 3:3 重 t配比， 徽
4、加温，让其充分溶解，用 喷涂法 3 ( A P C V D) 在带有S i O 2 超薄膜的硅片上 沉积 一 层 厚 约 为 7 0 0 盖 的 S i仇 透 明 导 电 层 ， 衬 底 加 热 温 度 为 4 5 0 1C , 翻 知 该 薄 膜 的 方 块 电 阻 为 1 0 - 场 fl / 口 ， 其 卜射线衍 射谱分析结果如图 ( 1 ) 所示，可 知该膜是以 ( 2 0 0 )晶向为 主的 优化 取向 结晶 膜，故其电学， 和光学性质均较好，为 N型导电，高 度简井半导体薄 膜，其导电 一9 1一 : 亏 玉 台油 行为如同 金月层。 1 . 3 7 G 0 / S i wS i
5、太阳电 池的 制作: 采用丝网印侧工艺，分别在 背面 印剧， 烧结A 1 背场， A g背电 极和迎光面印 刷A S栩电 极. 太阳电 他的结构如图( 2 所示， 光 阳 太 1户奉 ( 2 0 0 ) 1 4 0 0 ) 电极 S n o S i 0 2 山一P - S i F - S i 3 5 4 5 S S 6 5 7 5 2 O 飞 一 么 9电极 1七 图 ( 1 ) 1 一 射跪衍射谱图 ( 2 ) T C O / S i 0 2 / S i 结构太阳电池 2测试及讨论: 由于 超薄 氧化硅膜的引 入， 大大提高了原 异质结 S n 0 2/ S i的开路电压 振，电 池的 性能
6、 获 得 改 着 ， S i O 2 薄 层 的 厚 度 控 制 在Z O A 以 内 ， 将 对 电 池 的 短 路 电 流 无 很 大 的 形 晌 ， 光 生 电 流的 物运 机理为 隧道贯穿，由 于5 鸣 和S i 的晶 格常数不匹配. s i %层的另一种作用是作 ( 吐 ) 二1 0 4 M A = 6 2 加 9 = 8 % Isc纵n V( n ) 图 ( 3 ) A H I . 5 光照 下的I - V 特性曲 线 级 冲 层. 可 大 大 减 小 界 面 的 复 合 速 度 ， 提 高 先 生 电 流的 有 效 收 集 率. S n 飞 是 高 度 简 并 半 导 体， 可有
7、 效地核 住硅表面费米能级， 作为 透明窗口 层，可让可见 光几乎 无阻 挡穿过并进 入硅吸收 层 ， 且7 0 0 1 的 S 鸣又 是 减 反 射 腆 ， 起 到 光 陷 阱 作 用 . 目 前 的I - Y 性 曲 线 如 图( 3 ) 所 示 ， 一9 2一 _ ， 纽 之 目 从曲 线分析可知，串 联电 阻依然较 大，原因是串联电阻的 主要部分了 印超薄层的橄向电阻依 然较大.影响了 电流的收集，这将是今后要 进一步 解决 的问 瓜。 3 结论 采 用 常 压 喷 涂C V 0 成 功 制 备出 优 化 取 向 结 晶 质 f 优良 的s n o t 透明 导电 薄 腆 ， 井 从
8、理 论 分析 和实 处实 现了 用 S o %作为窗口 层的 S I S太阳电 池，获 得该结 构的 太阳电 池的性能参 教 的 初步实脸结 果。 测试和研究正在深入进行中. 参考文献: F i s h m a n , C . ， G h o s h , A . K . ， a n d F e n g , T . ( 1 9 7 9 ) . S o l . E n e r g y M a t e r . 1 , 1 8 1 . G o o d n i k , S . M . ， W i l u s e n , C . 砚， a n d W a g e r , J . F . ( 1 9 8 0 ) . P r o c . 1 4 t h P h o t o v o l t a i c S p e c i a l i s t s C o n f . , v . 1 1 7 5 K . I t o y a m a , J . E l e c t r o c h e m . S o c . V o l . 1 2 6 , D . 6 9 1 ( 1 9 7 9 ) ，.J气IJ 甩上八 口户，月 3 1 一9 3 一
